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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ukf:m&G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CtD<% v3`  
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, XtBEVqrhi  
R"CF xo  
`zl,|}u)  
g}a+%Obb  
  class filler OPqhdqo  
  { ]iFW>N*a  
public : D@[#7:rHL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -HuIz6  
} ; HJpx,NU'  
(dO0`wfM  
V|HO*HiB3  
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>SqM Y  
cd=H4:<T5  
p?P.BU\CR  
m6 xbO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M\IdQY-c  
oblw!)  
n:s _2h(u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m c@Z+t'  
1Ak0A6E  
00y(E @~  
VAyAXN~  
二. 战前分析 ~YviXSW  
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。 j>v8i bS(  
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 {CVZ7tU7]  
C$LRX7Z`o  
X9^q-3&60  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bmKvvq  
  /* --------------------------------------------- */ k][{4~z  
vector < int *> vp( 10 ); 0D  `9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4Sdj#w  
/* --------------------------------------------- */ pjSM7PhQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?G]yU  
/* --------------------------------------------- */ #,})N*7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]2iIk=r$  
  /* --------------------------------------------- */ q$}J/w(,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7M?Sndp$  
/* --------------------------------------------- */ _@y9=e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9O^~l2`  
G2@'S&2@s  
JPgFTr  
#E<~WpP  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;4v`FC>  
1._1, _2是什么? ,,)'YhG(  
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。 $I ,Np)i  
2._1 = 1是在做什么? Ze[\y(K!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Jk{v (W#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4wa3$Pk  
.6bo  
0 EA3> $;  
三. 动工 v"Ryg]^_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \]\GDpu[  
la$%%@0/  
Bw[IW[(~!  
c5i7mx:.  
template < typename T > #X'su`+  
class assignment jgkY^l  
  { SVV-zz]3M  
T value; mfDt_Iq  
public : *Id[6Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} RgM=g8}M  
template < typename T2 > ~rAcT6#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V^}$f3\B  
} ; 6bf!v  
~ySsv  
ZR{YpLFQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j``Ku@/x0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~Q]::  
9c{ ~$zJW  
o{mVXidE  
#D >:'ezm  
  class holder FZ8Qj8  
  { F6h IG G  
public : wp:Zur5Y  
template < typename T > 65mfq&"P ?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,k9.1kjO*)  
  { i?mUQ'H  
  return assignment < T > (t); 7 VYhRC-  
} UvqnNA  
} ; Zl]@;*u  
E2S#REB4  
<l+hcYam  
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: '?X?'_3  
I0^oaccM  
  static holder _1; u:wijkx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xKepZ  
4"^W/Zo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X@)'E9g5:  
而不用手动写一个函数对象。 ~1S,[5u|s  
F hyY+{%  
mFd|JbW  
KyqP@ {  
四. 问题分析 jz\>VYi(7  
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。 6hXh;-U  
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。 6_g6e2F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {e., $'#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `sd H q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V*@&<x"E  
ZHj7^y@P  
五. 问题1:一致性 2xBh  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }C~9 ?Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rvb@4-i>iI  
|H 5$VSw  
struct holder oj ,;9{-  
  { z 5~X3k7  
  // Pb59RE:7V  
  template < typename T > 8CvNcO;H0  
T &   operator ()( const T & r) const m/,8\+  
  { GQE7P()  
  return (T & )r; a%/x  
} {OS[0LB  
} ; 'BVI^H4  
5T'v iG}%  
这样的话assignment也必须相应改动: `+UBl\j  
Q} g"pl  
template < typename Left, typename Right > ]^@m $O  
class assignment PevT`\>  
  { VZ9`Kbu  
Left l; VQ+G.  
Right r; b,(<74!#8  
public : v~YGef;D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .9<euPrz  
template < typename T2 > w`zS`+4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aHNn!9#1  
} ; O}6*9Xy  
jd}~#:FUr*  
同时,holder的operator=也需要改动: b.)jJLWv@  
$ ]^Io)}f@  
template < typename T > A 0;ng2&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]2iEi`"[  
  { e&Z ?I2J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^r{N^  
} '\"5qB  
Rgz zbW  
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。 x5M+\?I<2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g}*p(Tp9:  
RXO5p d  
return l(rhs) = r; 7DeBeY  
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。 veS) j?4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =n8M'  
bPuO~#iN~  
template < typename Tp > C!Fi &~  
class constant_t ~/2OK!M  
  { 5wv7]F<  
  const Tp t; Y&$puiH-j  
public : QEF$Jx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `9|Uu#x  
template < typename T > <s'0<e!./t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =pnQ?2Og  
  { _93:_L  
  return t; -Q%Pg<Q-#  
} +Y>oNX1KN  
} ; UM^~a$t  
[Y^h)k{-$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 STPRC&7;  
下面就可以修改holder的operator=了 2M+ *VO  
va0}?fy.O%  
template < typename T > VWqZ`X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wv Mp~  
  { +HG*T[%/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P4 #j;k4P  
} EWOa2^%}Z\  
vXG?8Q  
同时也要修改assignment的operator() Xu|2@?l9  
*dsI>4%m  
template < typename T2 > XaMsIyhI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +/hd;s$x  
现在代码看起来就很一致了。 y!_8m#n S  
B_XX)y%V  
六. 问题2:链式操作 6wZ)GLW[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =RQI5 nHdw  
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。 $\PU Y8  
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。 \(r$f!`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ; {v2s;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  #J  
f|~X}R  
template < typename T > b|\dHi2F T  
struct result_1 bo@, B  
  { z8xBq%97us  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wmx3@]<  
} ; +M<W8KF  
'c3'eJ0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B|'}HBkP  
Tf('iZ2+  
template < typename T > wNmC1HOh  
struct   ref d;{k,rP6  
  { g2A#BMe'.$  
typedef T & reference; >B;KpO"+m  
} ; ]kF1~kXBe  
template < typename T > + f:!9)C  
struct   ref < T &> zU_ dk'&,  
  { %OP|%^2  
typedef T & reference; Fqh./@o  
} ; M0`1o p1  
p 8Z;QH*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #L57d  
&2I8!Ia  
template < typename T > F@zTz54t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Oz)/KZ  
  { lr@w1*  
  return l(t) = r(t); U\M9sTqo  
} 9mjJC  
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。 d]N_<@tx9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Jm"W+! E  
>P//]nn  
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 jB l$r{L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |I{3~+E h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {CNJlr@z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '%o^#gJp  
最后的布局是: [8%q@6[  
                Add ,Z}ST|$u  
              /   \ RL fQT_V  
            Divide   5 /vu]ch  
            /   \ 7xYz9r)w`  
          _1     3 )g }G{9M^  
似乎一切都解决了?不。 h0I5zQZm  
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。 "yj_v\@4  
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。 1/K1e$r  
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: 2<:dA >1  
!YZKa-  
template < typename Right > Z'Pe%}3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #rNc+  
Right & rt) const UT[{NltH  
  { $xcZ{C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {L [   
} {JF"PAS7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'yV*eG?^&  
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。 34nfL: y  
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。 5fYWuc9}z  
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。 }w-M .  
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。 R~fk/T?  
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? YHMJ5IM@.  
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: B]6Lbp"oo  
*xY3F8  
template < class Action > -  eIo  
class picker : public Action 7>0u N|  
  { )d2:r 07a  
public : 8=zREt<Se  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oXN(S:ZF  
  // all the operator overloaded CF@*ki3X  
} ; oJ`=ob4WDo  
]'w5s dP  
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。 V`HnFAW  
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: z4$9,p `  
w.#z>4#3-  
template < typename Right > *'\HG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G?61P[j7  
  { {FS)f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #;?/fZjY  
} [x]~G  
rS8\Vf]F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fNfa.0 s  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Ajo IL  
oN%zpz;OR  
template < typename T >   struct picker_maker 6a_U[-a9;  
  { {<-wm-]mo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E'5KJn;_7  
} ; 3d4A~!Iz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O'{kNr{u  
  { lnLy"f"zV  
typedef picker < T > result; 9Oo`4  
} ; GlRjbNW?Q  
'cQ,;y  
下面总的结构就有了: +{C)^!zBK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 d 2^/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K_-m:P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hZ!kh3@:`  
至此链式操作完美实现。 "?lz[K>  
OE Xa}K#  
{2q0Ko<  
七. 问题3 8eYEi  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =tP^vgfQ  
 + #E?)  
template < typename T1, typename T2 > 7J ?s&x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B([-GpZt[  
  { 'J5F+, \Ka  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K2e *AE*  
} wu`+KUx  
#g0N/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  Fq5u%S  
! Vlx  
template < typename T1, typename T2 > ('$*QC.M  
struct result_2 _ qwf3Q@  
  { /e^) *r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B3u/ y  
} ; ` aF8|tc_  
|@yYM-;6  
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?  ;Q4,I[?%  
这个差事就留给了holder自己。 aDxNAfP  
    AXSip  
~TeOl|!lE+  
template < int Order > Vsw:&$  
class holder; kE8s])Z,+  
template <> UK1)U)*+  
class holder < 1 > -3azA7tzz  
  { WVK AA.  
public : 2FV@ ?x0po  
template < typename T > ZGsd cnz  
  struct result_1 o0S 8ki  
  { %*wEzvt *  
  typedef T & result; HW,v"  
} ; x?0K'  
template < typename T1, typename T2 > l^B4.1rT  
  struct result_2 )pT5"{  
  { F]r'j ZL  
  typedef T1 & result; @TX@78fWz=  
} ; )*{B_[  
template < typename T > Sy4|JM-5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #s15AyKz5  
  { 3 H5  
  return (T & )r; _)!*,\*`{  
} QjG/H0*mP  
template < typename T1, typename T2 > D %)L "5C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~{5v a  
  { nvXjW@)`  
  return (T1 & )r1; .=t:Uy  
} {;& U5<NO  
} ; Y~A I2HS  
5|N`:h'9M  
template <> ^Jq('@  
class holder < 2 > o$Nhx_F  
  { e*PUs  
public : VNIl%9:-l  
template < typename T > gO "G/  
  struct result_1 z=g!mVK5  
  { #\n* Qg4p  
  typedef T & result; % XZ&(  
} ; /IJy'@B  
template < typename T1, typename T2 > %6 GM[1__  
  struct result_2 *AGf'+j*z  
  { 9#&H'mG  
  typedef T2 & result; ^B} m~qT  
} ; .Y?]r6CC/  
template < typename T > LP|YW*i=IQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rxyeix  
  { JS%LJ _J  
  return (T & )r; BG?>)]6  
} W|2|v?v  
template < typename T1, typename T2 > 7Re\*[)T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TNA7(<"fV|  
  { qm:C1#<p   
  return (T2 & )r2; ~D4l64  
} j 4=iHnE;  
} ; `67i1w`  
{z0iWY2Xw  
Ng*-Bw)p]  
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> >。 ~+Pe=~a[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eL(<p]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GN! R<9  
;DYS1vGo  
return l(i, j) = r(i, j); $ B&Zn Z?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EA8plQ~GtE  
RtHai[j  
  return ( int & )i; "0#(<zb|  
  return ( int & )j; !bYVLFp=\_  
最后执行i = j; UdM2!f  
可见,参数被正确的选择了。 ./Ek+p*96H  
6o3#<ap<  
RO/(Ldh  
B>!mD{N  
BSg T 6K  
八. 中期总结 ?2Z`xL9QT  
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: 6Q]c}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z@&%"nO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tUc<ExvP,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xy=ETV%  
3x+=7Mg9  
2sk7E'2(  
``:[Jr &  
NQ 6oyg@&  
e"eIQI|N  
九. 简化 :}Yk0*  
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。 Hv,ll1@h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U), HrI>;  
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: nYZ6'Iwi'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M kJBKS  
  +-*/&|^等 qAH^BrJ  
2. 返回引用。 $6wSqH?q  
  =,各种复合赋值等 wLqj<ot  
3. 返回固定类型。 fK+E5~vQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vn$=be8l4  
4. 原样返回。 W$NFk(  
  operator, Aixe?A_x  
5. 返回解引用的类型。 Q. O4R_H  
  operator*(单目) (Q% @]  
6. 返回地址。 `H$XO{w  
  operator&(单目) s_fe4K  
7. 下表访问返回类型。 @!! u>1  
  operator[] 2672oFD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,iP YsW]5  
  operator<<和operator>> ~B"HI+:\L  
&DGz/o  
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。 ^ IuhHP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FP=- jf/  
Er j{_i?R?  
template < typename Left > _&V,yp!|  
struct value_return FVrB#Hw~  
  { nf"#F@dk  
template < typename T > PLs`Ci|`  
  struct result_1 tR'RB@kJ  
  { M`'DD-Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8Z9>h:c1  
} ; M NwY   
j;_  
template < typename T1, typename T2 > ?i#x13  
  struct result_2 JXe~ 9/!  
  { ly*v|(S&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H(76sE  
} ; A~a 3bCX+"  
} ; mKO~`Wq%@  
[5p9p1@u{C  
j0{`7n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a"U3h[;$y  
*|\bS "  
下面我们来剥离functor中的operator() bs ~P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C@`#@1X  
zqNzWX  
return l(t) op r(t) rY^uOrR>j*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w$f_z*/  
return op l(t) HSG Ln906  
return op l(t1, t2) H6 x  
return l(t) op T&pCLvkz  
return l(t1, t2) op oydP}X  
return l(t)[r(t)] =&UE67eK,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8HBwcXYoHh  
I P#vfM  
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: TA*}p=?6?!  
单目: return f(l(t), r(t)); ]YhQQH1> ]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >_yL@^  
双目: return f(l(t)); 0/f|ZH ~!  
return f(l(t1, t2)); ,(x` zpp _  
下面就是f的实现,以operator/为例 (b#M4ho*f  
}'x)e  
struct meta_divide Z!|r>  
  { N^oP,^+U  
template < typename T1, typename T2 > HLPRTta.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %pjeA[-m#  
  { IL.bwt pQD  
  return t1 / t2; # 2^H{7  
} #`|Nm3b  
} ; V9"R8*@-  
ig.Z,R3@r  
这个工作可以让宏来做: v; #y^O  
v\?J=|S+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xtv%C  
template < typename T1, typename T2 > \ ' abEY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }?mSMqnB  
以后可以直接用 mq4Zy3H   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "M iJM+,  
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 b; C}=gg  
(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。。。) 4lX_2QT]E  
unn2I|XH  
p!:oT1U  
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 :~8@fEKb{  
 ]aF;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >@ 8'C"F  
class unary_op : public Rettype _4Eq_w`  
  { Ij4q &i"  
    Left l; Posz|u<x  
public : J  Y8Rk=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -d4 v:Jab  
7 SJ=2  
template < typename T > 6?M/7 1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '62_q8:  
      { =L#&`s@)_  
      return FuncType::execute(l(t)); `(?c4oq,c>  
    } +?"F=.SZ  
KQ]sUNH  
    template < typename T1, typename T2 > ZXb{-b?[`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !zOj`lx  
      { )HE{`yiLL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TX$dxHSPK  
    } u=qK_$d4  
} ; )m =xf1  
y$-@|M$GG  
? eX$Wc{  
同样还可以申明一个binary_op AeEdqX)  
71[?AmxV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @u/CNx,`X  
class binary_op : public Rettype 9;{(.K  
  { c8mh#T bl  
    Left l; .gC.T`/m  
Right r; iLBORT !;  
public : &)Qq%\EP4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #OM'2@  
MCibYv c[  
template < typename T > P2jh[a%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dcmf~+T  
      { #|je m   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $6UU58>n  
    } ; ,sNRES3  
m0^ "fMV  
    template < typename T1, typename T2 > %(&ja_oO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8~Zw"  
      { cFq<x=S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -DHzBq=H  
    } Ow>u!P!  
} ; K5LJx-x*j  
Hm'fK$y(  
"TaLvworb4  
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 *8,W$pe3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B`R@%US  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9kWI2cLzQt  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )N- '~<N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 64U|]g d$  
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。。。 ^ICSh8C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h&L-G j  
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) )_C>hWvo_  
下面是修改过的unary_op ? Pi|`W   
5%9Uh'y#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Go c*ugR  
class unary_op %.`u2'^  
  { a_S`$(7k  
Left l; &Cj~D$kDEu  
  P,m+^,  
public : 5L2j, ]  
o>(<:^x9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .F@Lx45  
en{p<]H  
template < typename T > bs\k b-\R  
  struct result_1 bK#ZY  
  { qgl-,3GY%N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !4+Die X  
} ; {G vGV  
lq53 xT  
template < typename T1, typename T2 > &D[M<7T  
  struct result_2 3YLfh`6  
  { hY{4_ie=8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .?3ro Q  
} ; x*F- d2D  
Mx, 5  
template < typename T1, typename T2 > 7Dssr [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eu&$Rq}  
  { rG~W=!bj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B=]L%~xL$  
} /2T  W?a  
\;'#8  
template < typename T > d!T,fz/-.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +-;v+{  
  { qh6b;ae\x  
  return OpClass::execute(lt(t)); r1IvA^X  
} *jc >?)k  
,2Ed^!`  
} ; ZG H 7_K  
FLQke"6i0:  
j}Svb1A  
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 .4E24FB[f?  
好啦,现在才真正完美了。 :9 (kU  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8iD7K@  
i03S9J  
template < typename Right > 'MYKAnZ-i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lt4IoE`tk?  
  { _z%\53h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V+1c<LwT  
} ,^mEi  
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。 q7aqbkwz}  
WLU_t65  
*^]  
~2hzyEh  
Q`J U[nY  
十. bind W?E01"p  
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。 oq|o"n)~  
先来分析一下一段例子 \2El>>  
r%=a:GdAg  
AFsieJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6@# =z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]6v7iuvI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x v$fw>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @(=?x:j  
我们来写个简单的。 qOpwl*?x+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tOnOzD  
对于函数对象类的版本: /KnIU|;  
"dndhoMq  
template < typename Func > !X"nN9k  
struct functor_trait aDz% %%:r  
  { +ah4 K(+3  
typedef typename Func::result_type result_type; 3C=QWw?  
} ; dMjQV&  
对于无参数函数的版本: t4;gY298  
={o4lFe3v(  
template < typename Ret > {c?{M.R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]S?G]/k}  
  { F3!6}u\F  
typedef Ret result_type; &-NGVPk81`  
} ; ZI$P Qz2i  
对于单参数函数的版本: X0ugnQ6  
S]fkA6v  
template < typename Ret, typename V1 > En-=z`j G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &~.|9P/45  
  { Su,<idS  
typedef Ret result_type; |,n(9Ix  
} ; ^oDs*F  
对于双参数函数的版本: 4$2HO `@uN  
T^d<vH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  K\ pZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j4@6`[n:  
  { *R4=4e2#S  
typedef Ret result_type; .u7grC C  
} ; v%`k*n':  
等等。。。 E<B/5g!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m#Z9wf] F  
(mi=I3A(  
template < typename Func > lv.h?"Ml  
struct func_return B "4A1!  
  { Ls|)SiXrY  
template < typename T > kW%wt1",  
  struct result_1 yoq-H+<  
  {  874j9ky[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j";L{  
} ; e5FF'~A%]  
s;Zi   
template < typename T1, typename T2 >  56C'<#  
  struct result_2 _8`S&[E?  
  { 33}p02#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2}P{7flDY  
} ; g(jn /Cx  
} ; lnMU5[g{  
="@f~~  
nyhHXVRH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !L|VmLqa  
CIwI1VR^  
template < typename Func, typename aPicker > _,Q -)\  
class binder_1 i[33u p  
  { Bq4@I_b  
Func fn; #cD$ DA  
aPicker pk; ) cOBP}j+  
public : ?g K|R  
:[_k .1-+  
template < typename T > f0g_Gn $  
  struct result_1 <[gN4x>'  
  { 8&x&Ou$("V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SZxnYVY  
} ;  HsG3s?*  
V+})$m*>  
template < typename T1, typename T2 > |a0@4 :  
  struct result_2 p4uObK,  
  { 2B6y1"B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %&'[? LXD  
} ; aJs! bx>K  
A i#~Eu*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FhEfW7]0,  
[W'2z,S`WD  
template < typename T > 'vZWk eo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K[V#Pj9  
  { uqBVKE  
  return fn(pk(t)); T%PUV \LV  
} HXB & 6  
template < typename T1, typename T2 > KpQ@cc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T}'*Gry  
  { d<cQYI4V  
  return fn(pk(t1, t2)); 1NN#-U  
} &6\E'bBt  
} ; A(C0/|#V  
+I.{y  
JVx-4?  
一目了然不是么? IS{>(XT{  
最后实现bind *MCkezW7{  
tg2+Z\0)4g  
-?)z@Lc  
template < typename Func, typename aPicker > ZoqE,ucH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6099w0fR`  
  { ; jJ%<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F'@[ b   
} y&F&Z3t  
PC?XE8o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DnB :~&Dw  
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。 \VAS<?3  
2;SiH]HNS  
十一. phoenix 0n?^I>j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +'g~3A-G  
-0*z"a9<p8  
for_each(v.begin(), v.end(), S]c&T`jx  
( `y&2Bf  
do_ T' )l  
[ 3m/XT"D  
  cout << _1 <<   " , " EpH\;25u  
] |il P>b  
.while_( -- _1), Zopi;O J  
cout << var( " \n " ) #J*hZ(Pq  
) p) m0\  
); Uizg.<.  
%_ Vj'z~T  
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: 0-I L@Di`F  
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 =a_ >")  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M:.0]'[s5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t``q_!s}F  
"VQ7Y`,+  
:Mnl1;oh  
template < typename Cond, typename Actor > d`J~w/] `\  
class do_while DYW&6+%,hO  
  { C.?~D*Q  
Cond cd; l[b`4  
Actor act; 9<1dps=c  
public : q3/ 0xN+?  
template < typename T > Xny{8Oo<1?  
  struct result_1 AP/#?   
  { PI$K+}E  
  typedef int result_type; ~y8KQ-1n"  
} ; Na$[nv8qh  
sH+ 90|?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ws:MbZyr  
9wP,Z"  
template < typename T > I*l y 7z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fz@9 @  
  { $3^Cp_p6  
  do MW|:'D`  
    { \vqqs  
  act(t); k[5:]5lp+  
  } E8b:MY  
  while (cd(t)); aJ$({ZN\#  
  return   0 ; jF0>w  m  
} c4(og|ifk  
} ; trMwFpfu  
#9p|aS\  
r5'bt"K\>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ! +XreCw  
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。 ~r?VXO p"  
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。 }5lC8{wZ  
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。 U'0e<IcY  
下面就是产生这个functor的类: 6=g! Hs{  
V&J'2Lq  
i^"!"&tW#  
template < typename Actor > Nh"U~zlh  
class do_while_actor g0:{{w  
  { zx;~sUR;  
Actor act; Jqz K5)  
public : P$*9Z@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WSOz^]  
/G= ?E]^  
template < typename Cond > !p{CsR8c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -Rbv#Y  
} ; *b\&R%6dR  
z2[{3Kd*  
cSYMnB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5 N:IH@  
最后,是那个do_ $Ahe Vps@@  
<j:@ iP  
Z^_gS&nDa~  
class do_while_invoker YZ^mH <  
  { 40HhMTZ0-  
public : sI6coe5n  
template < typename Actor > y1 a1UiHGP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r>B|JPm  
  { :?SD#Vvrh.  
  return do_while_actor < Actor > (act); lwm 9gka  
} Y |9  
} do_; 0?O$->t  
b!`{fwV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %{&,5|8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 59BB-R,V  
最后来说说怎么处理break和continue 9E}JtLgT  
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。 MM(\>J[Uq  
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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