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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  Gp/yr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SlZ>N$E  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, T=QV =21qn  
=pP0d vn  
/)` kYD6  
q0hg0 DC[;  
  class filler )} H46  
  { yS[Z%]bvU  
public : c{u~=24;%#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4F+n`{~  
} ; DEw_dOJ(  
NN9` jP2  
H `V3oS~}  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Gq/f|43}@O  
@*gm\sU4  
~agzp`!M  
.hxcx>%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |&t 2jD(  
9s-op:5  
;_lEu" -  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8@|rB3J  
}'KVi=qnHb  
|QvG;{!  
{zc<:^r^  
二. 战前分析 YEWHr>&Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0pS|t/h0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]r{-K63P{!  
<z*SO a  
DVNGV   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =;/4j'1}9  
  /* --------------------------------------------- */ E Cx_ [|3{  
vector < int *> vp( 10 ); < ealt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K`nI$l7hg  
/* --------------------------------------------- */ j3bTa|UdT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [9WtoA,kx  
/* --------------------------------------------- */ _|S>, D'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _ G!lQ)1  
  /* --------------------------------------------- */ ,))UQ7N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bqXCe\#  
/* --------------------------------------------- */ Hb3+$vJ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NW`.RGLI<  
av(d0E}}b  
bc"E=z  
XB)e;R  
看了之后,我们可以思考一些问题: oVsj Q  
1._1, _2是什么? p1Q[c0NMK  
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。 \*H/YByTb  
2._1 = 1是在做什么? ~a[]4\ m;  
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。 *Rv eR?kO  
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。 ?=]`X=g 6  
z^Nnt  
/(w:XTO<  
三. 动工 EdA_Hf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q!k  F  
G qI^$5?  
`)F lb|da  
22\Buk}?  
template < typename T > %Yg;s'F>#q  
class assignment p;:tzH\l  
  { BciwS_Qx  
T value; F_!6C-z  
public : 0\g;^Zpi  
assignment( const T & v) : value(v) {} "_ b Sy  
template < typename T2 > PNXZ3:W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J.:"yK""  
} ; .Lo$uKsW$l  
I]>-~_  
a\\B88iRRZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4@|K^nT`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -vI?b#  
Z9ciS";L  
0k>NuIIP  
rd\mFz-SB  
  class holder  M}}9  
  { :Tw3Oo_~S  
public : #$%9XD3  
template < typename T > jK\2y|&&c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bvn?wK   
  { bslv_OxJ  
  return assignment < T > (t); &Z5$ 5,[  
} C^Tc9  
} ; uJMF\G=nb  
$Ha?:jSc  
e%N\Pshgv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Z?[;Japg  
"j3Yu4_ks  
  static holder _1; |Wj)kr !|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SxC$EQ gL  
$I-$X?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zY(*Xk  
而不用手动写一个函数对象。 *-Y77p7u  
nTY`1w.;  
,]~iIoTi  
]1%H.pF  
四. 问题分析 A) p}AEBc  
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=-<4Vu*\  
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。 ZP*Hx %U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'rHkJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Iqe4O~)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %B3E9<9>U  
 ;e()|  
五. 问题1:一致性 88d0`6K-9  
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?| y ']>J+b0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H0 km*5Sn  
gnNMuqt  
struct holder V8NNIS  
  { Vfp{7I$#6"  
  // u7fae$:&  
  template < typename T > Mc~(S$FU$  
T &   operator ()( const T & r) const  nq8mzI  
  { "Z }'u2%\m  
  return (T & )r; l+ bP48  
} Hy|$7]1  
} ; 4eYj.=I  
R8Lp8!F'  
这样的话assignment也必须相应改动: iYHD:cg)~  
=bZ>>-<  
template < typename Left, typename Right > fV Ah</aZ  
class assignment e<l Wel  
  { DM!vB+j+,  
Left l; 9Q^>.^~^  
Right r; Ne@Iv)g?  
public : gx4`pH;B\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =i Rc&  
template < typename T2 > DuZ51[3_L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m=PSC Ib  
} ; odny{ePAf  
eek5Xm  
同时,holder的operator=也需要改动: hBz~FB];&  
c3P  
template < typename T > h;^h[q1'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7w|W\J^7r  
  { Bb]pUb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ):+n!P  
} d vkA-9  
^;c!)0Q<Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p44d&9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %xyt4}-)m  
4bhm1Q  
return l(rhs) = r; 1*[h$Z&H?  
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。 [}9R9G>"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ' >`?T}a,  
+T [0r  
template < typename Tp > 5X|=qZ  
class constant_t I^[R]Js  
  { /o.wCy,J<  
  const Tp t; E[Tz%x=P  
public : HpSgGhL'J&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]b.@i&M  
template < typename T > #|GP]`YT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z~A||@4'  
  { <!Nj2>  
  return t; rV"<1y:g  
} ,@/b7BVv  
} ; ;q6: *H/  
2l{g$44  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "T<Q#^m  
下面就可以修改holder的operator=了 |5Mhrb4.  
3:Y ZC9  
template < typename T > R6h(mPYA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @PZ&/F ^  
  { a_L&*%;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f&js,NU"  
} )2g\GRg6  
9|D!&=8   
同时也要修改assignment的operator() 6QLWF @  
}7IS:"tu  
template < typename T2 > j7xoe9;TxI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ch 4z{7   
现在代码看起来就很一致了。 {Lk~O)E  
,6}HAC $  
六. 问题2:链式操作 >+7+ gSD#:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d@b"tb}R  
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。 \Bw9%P~ 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。 %njX'7^u  
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。 uPsn~>(4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a/NmM)  
DCPK1ql  
template < typename T > KCe =$  
struct result_1 .D-}2<z  
  { zM|d9TS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tU}CRh  
} ; `D>PU@s$nT  
0X~   
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: TixH Ehw  
gkI(B2,/  
template < typename T > mSY;hJi  
struct   ref S s@\'K3e  
  { NC>rZS]  
typedef T & reference; X<x"\Yk  
} ; @r%[e1.  
template < typename T > o`+6E q0w  
struct   ref < T &> XK`>#*"V  
  { R."<he ;  
typedef T & reference; {[jcT>.3j  
} ; 5H6m{ng  
0F1 a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m[LIM}Gu  
!<h*\%;  
template < typename T > (Vf&,b@U_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T8GxoNm  
  { c;xL.  
  return l(t) = r(t); d}EGI  
} z;zy k  
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。 sw[1T_S>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L oe!@c  
o*_[3{FU  
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 ^ W eE%"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K,&)\r kzD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y 1rU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L Bb&av  
最后的布局是: Cl7IP<.  
                Add 1tDd4r?Y  
              /   \ m>x.4aO1  
            Divide   5 \;&j;"c,W  
            /   \ :2^%^3+V  
          _1     3 KqP! ={>"  
似乎一切都解决了?不。 SuB;Nb7r`  
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。 c_~)#F%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。 [uT& sZxmg  
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: X-|`|>3E  
$z1u>{  
template < typename Right > -;a}'1HOE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ett%Y*D+J  
Right & rt) const (x@|6Sb  
  { o|>2X[T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 94=Wy-  
} zy(sekX;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k:Da+w_'1  
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。 t.t$6+"5We  
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。 |g;hXr#~  
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。 ?SK1*; i  
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。 !>TVDN>  
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? 4`o_r%   
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: 3!_y@sWx  
*NS:X7p!V  
template < class Action > ;2(8&.  
class picker : public Action O]DZb+O"  
  { 1&ukKy,[  
public : KS!mzq-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %E}f7GT 4  
  // all the operator overloaded iBVV5 f  
} ; Rb Jl;  
s$4!?b$tw  
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。 \hai  
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: EdlU}LU  
dT4?8:  
template < typename Right > 'h53:?~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  F"FGPk  
  { 8)\Td tBf9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L9M0vkgri  
} X`/8fag  
]dHU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pUutI|mt/  
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。 3jZPv;9OC  
l tE`  
template < typename T >   struct picker_maker wa-#C,R\_#  
  { J,Du:|3o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8fRk8  
} ; LG0+A}E=C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .;&c<c|  
  { ;|*o^9q  
typedef picker < T > result; fQ33J>  
} ; \CNv,HUm3  
J5e  
下面总的结构就有了: Opx"'HC@G  
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。 LI1OocY.]  
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。 >Vc;s !R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _Cn[|E  
至此链式操作完美实现。 J:LwO  
mj:X'BVA  
,j\1UAa  
七. 问题3 q;a"M7  
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。 mucKmb/  
qp$Td<'Y  
template < typename T1, typename T2 > {ZQ|Ydpk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i E p{  
  { uvC ![j^~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9jW/"  
} M9so3L<N0  
Mtxn@m{i;"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *%'nlAX6%  
KYBoGCS>  
template < typename T1, typename T2 > FbO\#p s  
struct result_2 h[H FZv~{  
  { ?=$=c8xw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (jhDO7  
} ; j0P+<@y  
(#,0\ea{x  
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? **p|g<wvY*  
这个差事就留给了holder自己。 PCKgdh},  
    Zw6UH;5  
[C_Dv-d  
template < int Order > y/{&mo1\  
class holder; xg*)o*?  
template <> /WqiGkHV*  
class holder < 1 > %z1y3I|`[t  
  { $;~  
public : %49 ^S&  
template < typename T > l@C39VP  
  struct result_1 cl3@+v1  
  { $7\Al$W\  
  typedef T & result; &IYSoA"Nz  
} ; cvSr><(  
template < typename T1, typename T2 > O$SQzLZx&  
  struct result_2 CjeAO 2  
  { oMdqg4HUF  
  typedef T1 & result; 2x3%*r$  
} ; '1rHvz`B/"  
template < typename T > 1:{BC2P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =6Z$nc R  
  { ]rAaErB';  
  return (T & )r; N-C=O  
} lHl1Ny\?  
template < typename T1, typename T2 > J+IkTqw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -bJC+Yn  
  { D X|yL!4[  
  return (T1 & )r1; d^-sxl3}  
} 8<#S:O4kA  
} ; oY;=$8y<q  
?-.Qv1hs6p  
template <> bSbUf%LKt  
class holder < 2 > FH Hi/yh  
  { (c3%rM m]  
public : >U4hsr05  
template < typename T > w&U>w@H^  
  struct result_1 4<c #3]  
  { #@qd.,]2  
  typedef T & result; ~m0l_:SF  
} ; pXL@&]U+  
template < typename T1, typename T2 > 6KpG,%2L#  
  struct result_2 b`%(.&  
  { 22`N(_  
  typedef T2 & result; .|d2s  
} ; Fqr}zR)  
template < typename T >  v7Q=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6xfG`7Az  
  { :>G3N+A)  
  return (T & )r; 6|{$]<'  
} {Kdr-aC  
template < typename T1, typename T2 > vBRW5@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s"jNS1B  
  { T][r'jWQ  
  return (T2 & )r2; |~V`Es +j  
} '5V#sq;Z  
} ; m`3Mev  
g#Doed.30=  
Z#Q)a;RA  
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> >。 xW hi>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a d,0*(</  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iD/r8_}  
0qdgt  
return l(i, j) = r(i, j); heF<UMI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]E8S`[Vn  
yEvuTgDv  
  return ( int & )i; DnY7$']"|  
  return ( int & )j; PNn- @=%  
最后执行i = j; 4R8W ot  
可见,参数被正确的选择了。 +|SvJ  
Po+tk5}''5  
c <T'_93  
VlLc[eVV  
!"dn!X  
八. 中期总结 gp?|UMA9 .  
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: $hCPmiI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,vN0Jpf}\8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;:0gN|+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vWM'}(  
.*0`}H+_  
P0/B!8x  
*, Mg  
Xy;!Q`h(  
Z T5p  
九. 简化 NbDfD3 1GK  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 G0u3*.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s</llJ$  
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: -_>g=a@&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !edgziuO  
  +-*/&|^等 DJm/:td  
2. 返回引用。 t G{?  
  =,各种复合赋值等 x: Nd>Fb  
3. 返回固定类型。 :2n(WXFFI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1.5lJ:[G  
4. 原样返回。 ' YONRha  
  operator, tFYIKiq2  
5. 返回解引用的类型。 N]p|c3D  
  operator*(单目) <;?&<qMo,P  
6. 返回地址。 aD5G0d?u  
  operator&(单目) X?F$jX|c  
7. 下表访问返回类型。 uy,ySBY  
  operator[] A{7N#-h_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _z3Hl?qk=  
  operator<<和operator>> 5xEk 7g.  
iN}BMd.U  
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。 <_|H]^o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bnWKfz5  
`Al[gG?/!  
template < typename Left > O>![IH(L  
struct value_return 0M?nXHA[  
  { vGk}r  
template < typename T > rLzYkZ  
  struct result_1 ;[_w&"[6a  
  { )~](qLSl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^1%gQ@P  
} ; M?UlC   
OoFQ@zE7%  
template < typename T1, typename T2 > 1qs~[7{C1  
  struct result_2 $=97M.E  
  { E"[^^<I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wv   
} ; EmDA\9~@R  
} ; mQ9%[U,  
\E'Nk$V3  
Efb S*f5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P7Th 94  
WAj26";M(  
下面我们来剥离functor中的operator() {,5=U@J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }}GBCXAf_  
'z#{'`$a  
return l(t) op r(t) .2xp.i{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !n`ogzOh  
return op l(t) jH*+\:UP-  
return op l(t1, t2) %;.|?gR  
return l(t) op %5_eos&<^)  
return l(t1, t2) op X-Sso9/q.  
return l(t)[r(t)] EO|r   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ))n7.pB9/  
o(W|BD!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @"~Mglgw  
单目: return f(l(t), r(t)); %qzpt{'?<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u+]v. Mt  
双目: return f(l(t)); |wf:|%  
return f(l(t1, t2)); zS:89y<  
下面就是f的实现,以operator/为例 lPS A  
t9&z|?Vz  
struct meta_divide E(T6s^8  
  { TsPO+x$l  
template < typename T1, typename T2 > ta+'*@V +G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M} IRagm  
  { i\S } aCm  
  return t1 / t2; [@}{sH(#Ta  
} }lgqRg)F9[  
} ; Av*R(d=`  
(BC3[R@/l  
这个工作可以让宏来做: 'aB0abr|  
o} #nf$v(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9Byk/&$U  
template < typename T1, typename T2 > \ Z`xz|:D+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PL8{|Q  
以后可以直接用 F}Bc +i#]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %iI0JF*E z  
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 LnJ/t(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。。。) DA oOs}D  
:):=KowI  
,q#^ _/?  
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 Vgs( feGs  
JF*JF Ob  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F9e$2J)C  
class unary_op : public Rettype W%09.bF  
  { ]lF'o&v]  
    Left l; jlER_I]  
public : :^SpKe(7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ->}K-n ),  
qEE3 x>&T]  
template < typename T > z9$x9u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VEd#LSh  
      { O0"i>}g4  
      return FuncType::execute(l(t)); n@BE*I<"  
    } +1p>:cih  
0D>~uNcT}  
    template < typename T1, typename T2 > }H{{@RU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1vu4}%nD  
      { vi0% jsI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u+s#Fee I  
    } L6j 5pI  
} ; r2.87  
/U1GxX:P,  
 Be2@9  
同样还可以申明一个binary_op Ms(;B*  
uw+v]y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Es]WR5 ^  
class binary_op : public Rettype b]s=Uv#)  
  { mW 5L;>  
    Left l; 0+8ThZ?n  
Right r; %_1~z[Dv  
public : /-$`GT?l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fm-W@  
3h"; 2  
template < typename T > O6;>]/`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R*TCoEKO  
      { 8N6a=[fv<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^lu)'z%6  
    } AnPm5i.  
/[[zAq{OA  
    template < typename T1, typename T2 > 9Pd~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % @Ks<"9  
      { fB"3R-H?O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S#+G?I3w  
    } d"XS;;l%<  
} ; 5]; 8  
ru(Xeojv#  
6kT l(+  
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 xbo-~{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qPE(Lt1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VR_+/,~  
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。 7^KQQ([  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $EviGZFAaR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~<v.WP<:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wXZ.D}d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yixW>W}  
下面是修改过的unary_op WGG|d)'@  
B0q![  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8t}=?:B+{  
class unary_op gRdE6aIZ  
  { l$,l3  
Left l; 2t[c^J  
  g,y`[dr  
public : Jkm\{;  
 2WE   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I6y&6g  
yc]ni.Hz  
template < typename T > "XC6 l4Z  
  struct result_1 H gNUr5p  
  { h#]}J}si  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <mY`<(bc  
} ; <?qmB }Y  
J-?\,N1R7  
template < typename T1, typename T2 > &O0+\A9tP  
  struct result_2 z8Dn<h  
  { !kASEjFz|f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .&@|)u  
} ; >w j7Y`  
y13=y}dyDH  
template < typename T1, typename T2 > O|y-nAZgU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tO[+O=d  
  { GetUCb%1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x0lX6 |D  
} ;S?1E:\av  
$Q{1^  
template < typename T > 0M8JE9 Kx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K:y q^T7  
  { j&T/.]dX&  
  return OpClass::execute(lt(t)); [b#jw,7  
}  b 1[U 9  
5)$U<^uy  
} ; /=e[(5X|O  
M5ZWcD.1  
q`$QroZT"  
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 MqoQs{x  
好啦,现在才真正完美了。 E=QL4*?   
现在在picker里面就可以这么添加了: g=U?{<8.m  
$d8A_CUU  
template < typename Right > -'}iK6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /WHhwMc!  
  { p Hg8(ru|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lh#GD"^(w&  
} uhc0,V;S  
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。 G=nFs)z  
:!}zdeRJ  
*?K` T^LS  
FJU)AjS~  
^ w&TTo(  
十. bind lZ)u4_  
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。 Z,4=<;PF  
先来分析一下一段例子 t91CxZQ^s  
f2yv7t T   
=]zPUzr,|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} --^D)n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rXm!3E6JL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \~?s= LT  
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。 E?9_i :IX  
我们来写个简单的。 @tj0Ir v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +] 5a(/m.~  
对于函数对象类的版本: _r8AO>  
\clWrK  
template < typename Func > so8-e  
struct functor_trait 23OV y^b  
  { aSF&^/j  
typedef typename Func::result_type result_type; $Ilr.6';  
} ; =u'/\nxCF  
对于无参数函数的版本: ZDDwh&h  
 +;!w;t  
template < typename Ret > WX=+\`NyJ(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P)\f\yb  
  { 3\WES!  
typedef Ret result_type; F 5JgR-P  
} ; " LxJPt\  
对于单参数函数的版本: @2$8o]et  
}`M6+.z3F  
template < typename Ret, typename V1 > 4xYo2X,B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X_YD[  
  { V3+%KkN  
typedef Ret result_type; '~2v/[<`}  
} ; |1<Z3\+_/  
对于双参数函数的版本: ^CE:?>a$  
ttKfZ0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hN:Z-el  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lLDHx3+  
  { iIF'!K=q  
typedef Ret result_type; .XE]vo  
} ; ?#[K&$}  
等等。。。 l2v}PALs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3AL.UBj&}  
$I/p6  
template < typename Func > Y$Ke{6 4  
struct func_return /vV 0$vg  
  { .Lp-'!i  
template < typename T > 8)tyn'~i  
  struct result_1 .cabw+& 7  
  { <5#e.w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :_H88/?RR  
} ; }dR *bG  
UetmO`qju  
template < typename T1, typename T2 > zSH#j RDV  
  struct result_2 kj#yG"3+  
  { Lf:Z (Z>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b7,qzh  
} ; 0IdD   
} ;  {Eb6.  
Iymz2  
evR=Z\ _  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W6iIL:sp  
' #mC4\<W8  
template < typename Func, typename aPicker > eo80L  
class binder_1 #.='dSj  
  { i,HAXPi  
Func fn; ,@;<u'1\G  
aPicker pk; [y:LA ~q  
public : \'KzSkC8  
QezK&iJg  
template < typename T > L!G3u/  
  struct result_1 zN:752d^+r  
  { Cf N; `  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <>Im$N ai  
} ; ,rdM{ r  
G~]BC#nB_  
template < typename T1, typename T2 > 3 /e !7  
  struct result_2 z W _'sC  
  { YH>n{o;- ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tc',c},h~,  
} ; k);!H+  
IviWS84  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pm_=   
21[F%,{.),  
template < typename T > HHYcFoJwYN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6p@ts`#  
  { O?!"15  
  return fn(pk(t)); %'HUC>ChN  
} >']H)c'2  
template < typename T1, typename T2 > 9<ayQ*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |H4'*NP"  
  { }VGiT~2$  
  return fn(pk(t1, t2)); Uww^Sq  
} _6' g]4  
} ; 34=0.{qn  
D4|_?O3 |m  
WKf~K4BL>  
一目了然不是么? -UVWs2W'$  
最后实现bind 8\9EDgT  
7,zARWB!?  
On^#x]  
template < typename Func, typename aPicker > }NXESZYoi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2~<0<^j/]  
  { {V8Pn2mlo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  #L)rz u  
} LcXMOT)s  
'w2;oO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z:_y,( 1Q  
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。 ?zEF?LJoK  
(AYD @  
十一. phoenix 4=Ey\Px  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1|VJND  
H.L@]~AyL  
for_each(v.begin(), v.end(), `{Jb{L@f  
( 0FOf *Lz  
do_ ?MH4<7?"  
[ ) YFs  
  cout << _1 <<   " , " ^n/uY94E)p  
] =+ p+_}C  
.while_( -- _1), y6/X!+3+  
cout << var( " \n " ) CkU=0mcY  
) q~n2VU4L*  
); g&>Hy!v,  
F?=u:  
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: 8##jd[o&p~  
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 4lA+V,#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K^H t$04  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z"3c+?2  
(zBQ^97]  
={^#E?  
template < typename Cond, typename Actor > oK6lCGM5  
class do_while tOw 0(-:iq  
  { x8Sq+BY  
Cond cd; G$ FBx  
Actor act; 7;NV 1RV  
public : 2#3R]zIO  
template < typename T > y`\Mhnj  
  struct result_1 8GldVn.u  
  { 1' m $_  
  typedef int result_type; 9f\8oJQ  
} ; ^v-'=1ub?  
8:xo ~Vc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pC-OZ0  
=f!M=D  
template < typename T > ]aNnY?qW5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~-d.3A $u  
  { iC-ABOOu{l  
  do 4:$>,D\  
    { B! V{.p  
  act(t); 1!3kAcBP  
  } +`8)U3u0  
  while (cd(t)); "N]o5d   
  return   0 ; wVDB?gy%#  
} 7h1gU  
} ;  #Uh 5tc  
"ux]kfoT  
AvZ) 1(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {R;M`EU>  
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。 yU,xcq~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。 :N*T2mP  
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。 =joXP$n^  
下面就是产生这个functor的类: j_@3a)[NY  
v\,%)Z/  
yipD5,TC  
template < typename Actor > z :v, Vu  
class do_while_actor v Lv@Mo  
  { Cg pT(E\E  
Actor act; m7vxzC*  
public : E]U0CwFtr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `Xdxg\|  
KVxb"|[  
template < typename Cond > /T)n5X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fhKiG%i'l  
} ; .To:tN#  
<C;> $kX  
sdYj'e:N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e oSM@Isu  
最后,是那个do_ v&2@<I>  
SzX~;pFM0  
R Sz[6  
class do_while_invoker t<F]%8S  
  { p"IS"k%  
public : D|j \ nQ  
template < typename Actor > u3mT l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -WvgK"k  
  { 3]n@c?lw  
  return do_while_actor < Actor > (act); vUe *  
} FK# E7 K  
} do_; H~ n~5 sF"  
D1~x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aGb. Lh9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 < iI6@X>  
最后来说说怎么处理break和continue ++DQS9b{  
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。 ,,%:vK+V  
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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