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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;noZmPa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vd#BT$d?  
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, Rs;Y|W4'  
-Ta| qQa  
"d c- !  
S7f"\[Aw  
  class filler ve@E.`  
  { Pe)SugCs  
public : t)^18 z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]D&\|,,(  
} ; bPUldkB:  
Ys+NIV#Q  
gN5;Uk  
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: /\d@AB^5I  
RAAu3QKu  
NNn sq@?6  
k5o{mWI b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }^]TUe@a  
pfF2!`7pI  
!G~`5?CvE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #kRt\Fzq  
7O\Qxc\  
CjZIBMGc  
6![}Jvu>  
二. 战前分析 QM4O|x[   
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。 @nxpcHj  
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 )POU58$  
Uo=_=.GQ  
/nzJ`d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -AZ\u\xCB  
  /* --------------------------------------------- */ `*w!S8}m;  
vector < int *> vp( 10 ); *r].EBJ\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :?f^D,w_B  
/* --------------------------------------------- */ )2: ,E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4v;KtD;M  
/* --------------------------------------------- */ ]Pf!wv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iKA}??5e  
  /* --------------------------------------------- */ Z@6xu;O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E<r<ObeRv`  
/* --------------------------------------------- */ Z^6qxZJ7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 33OkY C%e  
]3I@5}5%  
m)e~HP7M  
rB}2F*eT  
看了之后,我们可以思考一些问题: cNiNLwc  
1._1, _2是什么? mae@L  
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。 \.Z /  
2._1 = 1是在做什么? &*9 ' 0  
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。 M{Hy=:K+  
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。 JV@b(x`  
\fJ _,  
]!v\whZ>  
三. 动工 E3QyiW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d~z%kl 5:  
kadw1sYj  
%z"n}|%!  
)| 0(#R  
template < typename T > 21 N!?DR  
class assignment \JBPZ~N3  
  { ~%QI#s?|  
T value; O[W/=j[  
public : [BuAJ930#5  
assignment( const T & v) : value(v) {} Yk=2ld;;  
template < typename T2 > O[15x H,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LjPpnjU  
} ; WuMr";2*E  
`P?!2\/  
R/Te ;z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~$]Puv1V>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D),hSqJ"  
tLzKM+Ct#  
A0 $ds  
}$@E pM  
  class holder A}G>JL  
  { npMPjknl  
public : U~O*9  
template < typename T > A O3MlK9t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 36\_Y?zx%  
  { }T&~DVM  
  return assignment < T > (t); DTz)qHd#X  
} =PYS5\k  
} ; CSlPrx2\  
|Pq z0n=v  
]:svR@E  
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: /dwj:g0y  
>(C5&3^  
  static holder _1; H&uh$y@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f J+  
(x140_TH~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T0"q,lrdxV  
而不用手动写一个函数对象。 ,"?xy-6  
)M_|r2dDq3  
%,f(jQfg_  
^c?$$Tq  
四. 问题分析 DsH#?h<-o  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Vu;z|L  
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。 gfQ1p?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X{8g2](z.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pa-{bhllu)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jO}<W1qy  
A 1B_EX.  
五. 问题1:一致性 nHl{'|~  
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?| yeIc Q%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h~s h!W8  
=O>E>Q  
struct holder :Hj #1-U  
  { d'[]  
  // pZ5eGA=  
  template < typename T > ~'0W(~Q8  
T &   operator ()( const T & r) const 7uq^TO>9f  
  { I\@`AU  
  return (T & )r; Zqj EVVB  
} /7igPNhx  
} ; .svlJSx  
[U_  
这样的话assignment也必须相应改动: 8y'.H21:;  
C=&;4In  
template < typename Left, typename Right > K(rWM>Jv  
class assignment '1rO&F  
  { u1ahAk7  
Left l; U:uF rb,  
Right r; a]@BS6  
public : fr<V])  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RL b o  
template < typename T2 > 6xoCB/]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'Xu3]'m*  
} ; j.+ }Z |  
]K|td)1X  
同时,holder的operator=也需要改动: -`,F e3  
B}^l'p_u  
template < typename T > Z4369  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2X6L'!=  
  { 4D sHUc6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LN`Y`G|op  
} USzO):o  
oW3|b2D  
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。 m-lTXA(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <v3pI!)x  
=H8Y  
return l(rhs) = r; R<;;Ph  
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。 lQ#='Jqfp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !7Nz_d~n  
W|\$}@>  
template < typename Tp > M=Y['w x  
class constant_t ?<1~KLPMhY  
  { lH/7m;M  
  const Tp t; |jb,sd[=S  
public : ,M=s3D8C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T+41,  
template < typename T > $Z<x r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _&aPF/  
  { h6Cqc}P  
  return t; (: @7IWZf@  
} w+iI ay  
} ;  bU$M)  
, FR/X/8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,1>n8f77]  
下面就可以修改holder的operator=了 fPq)Lx1'  
T l8`3`e  
template < typename T > Pxf/*z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]nq/y AF%  
  { #,9#x]U#v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qm< mw"]  
} _ O;R  
\ `R8s_S  
同时也要修改assignment的operator() %|'VucLx  
rDv`E^\  
template < typename T2 > =b#:j:r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8/R9YiY5*  
现在代码看起来就很一致了。 `o?PLE;)p  
s&1}^'|  
六. 问题2:链式操作 v\D.j4%ij  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N 5.kDT  
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。 BH0s ` K"  
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。 : ZadPn56  
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。 :D~J(Y2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +h8`8k'}-2  
!Y10UmMu  
template < typename T > ]Rj?OSok  
struct result_1 \k5 sdHmI[  
  { h}Lrpr2r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GK1oS  
} ; 395`Wkv  
Q096M 0m  
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: i':a|#e>  
Mb-AzGsV  
template < typename T > fWyXy%Qq  
struct   ref Mk}*ze0%  
  { +asO4'r  
typedef T & reference; TT={>R[B  
} ; hG >kx8h  
template < typename T > u>/Jb+  
struct   ref < T &> +0) H~ qB\  
  { ijgm-1ECk3  
typedef T & reference; 5]zH!>-F  
} ; J~AmRo0!k  
KBa0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a#a n+JY3  
4+MaV<!tU^  
template < typename T > M2I*_pI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3 Scc"9]  
  { slaH2}$xR  
  return l(t) = r(t); -6$GM J7  
} W&v|-#7=6  
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。 o{3>n" \w3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0wt4C% .0  
~-#Jcw$+n=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9-!GYa'Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U:bnX51D4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V=<AI.Z:w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g]E3+:5dk  
最后的布局是:  F |aLF{  
                Add gv1y%(`|n(  
              /   \ FM7`q7d  
            Divide   5 /!fJ`pu!  
            /   \ zbjV>5  
          _1     3 nH B  
似乎一切都解决了?不。 ?}#Iu-IA  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 g}pD%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %e:[[yq)G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4hzdc ] a  
e m  
template < typename Right > bnJ4Edy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nd&i9l  
Right & rt) const ] !n3j=*   
  { Pbt7T Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IyAD>Q^  
} @M"( r"ab  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '$ [%x  
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。 =|dHD  
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。 ^0-e.@  
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 HK|l   
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。 dWdD^>8Ef  
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? r1 b"ta  
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: 6 [?5hmc"w  
MaPI<kYQv  
template < class Action > Hp@Q  
class picker : public Action u<4bOJn({  
  { T3I{D@+0  
public : BN~ndWRK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j4u ["O3  
  // all the operator overloaded VOIni<9y  
} ; >`p? CE  
MGY0^6yK5  
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。 i!gS]?*DH  
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: 5vJxhBm/  
HiBI0)N}  
template < typename Right > i.\ e/9]f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iB`EJftI!  
  { Mmg~Fn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J 5xMA-  
}  tq?a3  
7C R6ew~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1jO%\uR/  
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。 F)v  
)j\_*SoH  
template < typename T >   struct picker_maker Ks<+@.DLTu  
  { zQ#* O'-n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I?^(j;QpS  
} ; .h\Py[h<^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |>Fz:b d  
  { V7.g,  
typedef picker < T > result; u:mndTpB6x  
} ; M93*"jA  
G4&?O_\;  
下面总的结构就有了: U`5/tNx  
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。 \>G}DGz  
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。 t#3 _M=L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |* ^LsuFb  
至此链式操作完美实现。 [A~ Hl  
dMCoN8W  
bwj{5-FU  
七. 问题3 0a bQY  
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。 PQa0m)H@  
tY: Nq*@  
template < typename T1, typename T2 > zWH)\>X59  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x,zYNNx5g  
  { @b,6W wc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lQBE q"7$  
} 7?{y&sf  
*,IK4F6>:  
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: :HwdXhA6  
EB*C;ms  
template < typename T1, typename T2 > &AWrM{e  
struct result_2 *")*w> R  
  { H5 V>d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *C<;yPVc  
} ; >oO]S]W  
DR,7rT{$  
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? '#h ORQB  
这个差事就留给了holder自己。 5-y*]:g(  
    ,II3b( l  
LrT EF j  
template < int Order > \P")Eh =d  
class holder; =,h'}(z_  
template <> `*BV@  
class holder < 1 > j--byk6PB  
  { 6B|i-b $~  
public : :`Ut.E~.  
template < typename T > ,.}%\GhY  
  struct result_1 6`20  
  { 9 M%Gnz  
  typedef T & result; G]N3OIw&8  
} ; &1R#!|h1W  
template < typename T1, typename T2 > aKWxLe  
  struct result_2 ^g5E&0a`g  
  { 0zkMRBe  
  typedef T1 & result; {u2Zl7]z^  
} ; )Jdku}Pf  
template < typename T > \$*CXjh3G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t$wbwP  
  { r-TrA$k  
  return (T & )r; MIn_?r  
} NkO+ )=  
template < typename T1, typename T2 > m#Z&05^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; +(VO  
  { q6w)zTpJGJ  
  return (T1 & )r1; lWtfcU?S[  
} k sXQ}BE  
} ; #QIY+muN  
K@{0]6  
template <> $#p5BQQ|  
class holder < 2 > 6<$.Z-,  
  { oBo*<6  
public : Sk/@w[  
template < typename T > ) $b F*  
  struct result_1 BV:Ca34&  
  { y<6c*e1  
  typedef T & result; AU}kIm_+  
} ; [l3\0e6-/  
template < typename T1, typename T2 > At?|[%< `  
  struct result_2 Q?1J<(oq9  
  { {59 >U~  
  typedef T2 & result; 4=/jh:h  
} ; !'p<Kh[i  
template < typename T > @uCi0Pt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q,O_y<uw  
  { 4\u`M R  
  return (T & )r; peBHZJ``RX  
} #qY gQ<TM!  
template < typename T1, typename T2 > ,]7ouH$H}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HI 1T  
  { 7Q9Hk(Z9  
  return (T2 & )r2; OKlR`Vaty  
} D 5n\h5  
} ; dk nM|  
H-+U^@w  
fmj}NV&ma  
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> >。 n qO*z<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a1y<Y`SC9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'ia-h7QWS  
{?0'(D7.  
return l(i, j) = r(i, j); gBv!E9~l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [,,@>nyD  
$"W[e"Q  
  return ( int & )i; #e-K It  
  return ( int & )j; QK[^G6TI  
最后执行i = j; \}v@!PQl  
可见,参数被正确的选择了。 @jm+TW  
Pz{MYw  
4KtD  k  
oI/_WY[t  
j8p<HE51  
八. 中期总结 k>mXh{ (  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (ct1i>g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 os"R'GYmf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zf3(! a[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |ugdl|f  
cM'MgX9  
<ef O+X!  
9 d a=q  
(WC =om  
[mu8V+8@d4  
九. 简化 #$xtUCqX  
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。 O}zHkcL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]jxyaE&%4  
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: jH9PD8D\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @I?,!3`jS  
  +-*/&|^等 '1LN)Yw  
2. 返回引用。 wg%Z  
  =,各种复合赋值等 X^N6s"2  
3. 返回固定类型。 J FnE{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ocWl]h].  
4. 原样返回。 "h_f- vP  
  operator, f&4+-w.:V|  
5. 返回解引用的类型。 y EfAa6  
  operator*(单目) s(3u\#P  
6. 返回地址。 O=7S=Rm4&  
  operator&(单目) 3WF]%P%  
7. 下表访问返回类型。 =Pw{1m|k  
  operator[] $I*}AUp v?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z,2?TT|p  
  operator<<和operator>> \#]%S/_ A  
Mb2a;s  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z@3gNY&7.8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -d'F KOD  
M?sax+'  
template < typename Left > d.~ns4bt9  
struct value_return A?#i{R  
  { xjbI1qCfe  
template < typename T > 9 nc_$H{  
  struct result_1 .:}<4;Qz94  
  { [;,E cw^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fVgK6?<8^  
} ; }Y.YJXum  
T90O.]S  
template < typename T1, typename T2 > eUQmW^  
  struct result_2 i /[{xRXiR  
  { z3i`O La  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Yv]vl6<  
} ; VVch%  
} ; BedL `[ ,  
W vB]Rs  
$7Hwu^c(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v\6.#>NQ  
##Pzc~xSn  
下面我们来剥离functor中的operator() #M!$CGi (  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2QbKh)   
eR5q3E/;G  
return l(t) op r(t) eC"e v5v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O713'i  
return op l(t) ,jC~U s<  
return op l(t1, t2) )u Hat#  
return l(t) op [>?|wQy>=  
return l(t1, t2) op 4z5qXI/<m4  
return l(t)[r(t)] dNf9,P_}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +BtLd+)R  
<tbs,lcw;  
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: 6Zn[l,\  
单目: return f(l(t), r(t)); J[?oV;O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jRC{8^98  
双目: return f(l(t)); \Qah*1  
return f(l(t1, t2)); jm<^WQ%Cc  
下面就是f的实现,以operator/为例 0qFO+nC  
) 6QJZ$  
struct meta_divide HLDv{G'7  
  { \[{8E}_"^  
template < typename T1, typename T2 > ;} Lf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u3 LoP_|  
  { n]#YL4j  
  return t1 / t2; !O!:=wq  
} paV1o>_Rd  
} ; b*h:e.q  
o'$-  
这个工作可以让宏来做: <`SA >P  
B^TgEr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ { /!ryOA65  
template < typename T1, typename T2 > \ d1g7:s9$0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (G+)v[f  
以后可以直接用 :^?-bppYW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tE-bHu370  
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 7CR#\&h`  
(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。。。) +pq=i  
,|$1(z*a{c  
9s5s;ntz"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nnRb   
4>d]0=x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #B?lU"f8q^  
class unary_op : public Rettype Adiw@q1&  
  { |qQ6>IZ  
    Left l; C3=0 st$  
public : \bF<f02P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R$u1\r1I  
F7C+uG Ts  
template < typename T > 4Hf'/%kW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <^> nR3E  
      { ~u0<c:C^  
      return FuncType::execute(l(t)); /<T{g0s  
    } w]xr ~D+  
#lMIs4i.  
    template < typename T1, typename T2 > eVMnI yr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]:F !h2  
      { Xl<*Fn?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \>oy2{=;'  
    } oc-&}R4=  
} ; GJU(1%-  
imM#zy  
t 4M-;y  
同样还可以申明一个binary_op a6 :hH@,  
T-4dD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xajt][  
class binary_op : public Rettype |ul{d|  
  { % mPv1$FH  
    Left l; 'e<8j  
Right r; FU*q9s`  
public : fS'` 9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \ 6taC  
_ j'm2BA O  
template < typename T > "u sPzp5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >f&L7@  
      { ;=P!fvHk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D{d%*hlI 3  
    } Zonn  
PL31(!`@d  
    template < typename T1, typename T2 > N8x&<H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .P5' \  
      { PVxu8n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rc9>^>w  
    } 1)97AkN(O  
} ; e+#k\x   
Ht}?=ZzW  
v`Y{.>[H[  
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 NuF?:L[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7nxH>.,Q>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -e"kJd&V  
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。 xp^Jp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l%0-W  
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。。。 c*<BU6y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "ig)7X+Wz|  
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) b$ 8R  
下面是修改过的unary_op fWIWRsy%  
lOb(XH9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X<W${L$G  
class unary_op b ~]v'|5[  
  { V4Qy^nn1  
Left l; "85)2*+  
  M.qv'zV`xG  
public : 1n6%EC|X  
Z{ 9Io/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ($UUgjv F  
>^,?0HP  
template < typename T > gCRPaF6  
  struct result_1 hH05p!2  
  { &Vpr[S@:{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C^_m>H3b  
} ; (*vBpJyz%  
plr3&T~,&S  
template < typename T1, typename T2 > kbH@h2Ww  
  struct result_2 L|b[6[XTHL  
  { 2*gB~Jn4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p,(W?.ZDN?  
} ; 'vq0Tw5  
x{G 'IEf  
template < typename T1, typename T2 > f4 +P2j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XXwo(trs~=  
  { =l] lwA -  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ed_Fx'  
} 5~[][VV^  
F]N?_ bo  
template < typename T > \?Xoa"^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T^$`Z.  
  { m9 c`"!  
  return OpClass::execute(lt(t)); $Dv5TUKw  
} I^n,v) 8  
JXt_  
} ; Ck m:;q  
aehB,l0  
_T805<aUW\  
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 M,oZ_tY%  
好啦,现在才真正完美了。 Ui1s ]R  
现在在picker里面就可以这么添加了: -i91nMi]  
#Lk~{  
template < typename Right > 1@TL>jq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /&czaAR-  
  { m' |wlI[lq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P_p\OK*l]o  
} -M T1qqi  
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。 sC2NFb-+&  
Pv)^L  
3-Xd9ou  
BT3yrq9  
)3 f\H  
十. bind q^ &r<i  
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/WGL  
先来分析一下一段例子 X -=M>H^  
u35"oLV6}#  
Dwr"-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OP=-fX|*Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i ;Kax4k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '9Q#%E!*  
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。 +T,A^(&t  
我们来写个简单的。 b53s@7/mq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :}#j-ZCC"  
对于函数对象类的版本: xDS]k]/(T  
Z@*!0~NH=4  
template < typename Func > *<"{(sAvk  
struct functor_trait bkpN`+c  
  { <{YzmN\Z  
typedef typename Func::result_type result_type; 23'{{@30  
} ; FKhgUnw  
对于无参数函数的版本: @FF{lK?[  
LZ&I<ID`-  
template < typename Ret > udc9KuR@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1#fR=*ZM"  
  { V_n tS& 2o  
typedef Ret result_type; 5'`DrTOA  
} ; Nm-E4N#'i  
对于单参数函数的版本: 0;OZ|;Z  
~Dw% d;  
template < typename Ret, typename V1 > n\BV*AH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tehWGqx)  
  { XJwgh y?(  
typedef Ret result_type; 4L97UhLL  
} ; F~OQ'59!Pf  
对于双参数函数的版本: @`^Z5n.4  
O@dK^o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bTAY5\wB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,C_MB1u  
  { ~6QV?j  
typedef Ret result_type; J*:_3Wsy  
} ; 497l2}0  
等等。。。 qwn EVjf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pu ?CO A  
*%atE  
template < typename Func > l0ZK)  
struct func_return L`9.Gf  
  { &t!f dti  
template < typename T > tuY= )?  
  struct result_1 9JILK9mVO  
  { DFRgn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; id`RscV]  
} ; >f1fvv6  
`JGW8 _  
template < typename T1, typename T2 > +Ll29Buyi  
  struct result_2 "WbKhE  
  { 'L{pS-+6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ri::Ek3qu  
} ; wM-H5\9n  
} ; ?zVE7;r4U  
:DuEv:;v  
6O0aGJ,H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $j@P 8<M7  
zh(=kS `  
template < typename Func, typename aPicker > I9#l2<DYlX  
class binder_1 +<B"g{dLuX  
  { 4((p?jb C  
Func fn; {Dy,u%W?  
aPicker pk; BmYX8j]  
public : txX>zR*)  
sP=^5K`g  
template < typename T > ]j$(so"  
  struct result_1 H_1&>@ 3  
  { &Rz-;66bN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K&"X7fQ  
} ; OW!y7  
Df(+@L5!  
template < typename T1, typename T2 > /{I-gjovy  
  struct result_2 + kF%>F]  
  { X V)ctF4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K,*z8@  
} ; CqU^bVs  
GI:!,9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8"V1h72vcW  
Y%r>=Jvu6  
template < typename T > 2l:cP2fa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (_gt!i{h  
  { Y\4B2:Qd9  
  return fn(pk(t)); 1jPh0?BY  
} D& &71X '  
template < typename T1, typename T2 > q$K}Fm1C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qHd7C3  
  { taO(\FOm  
  return fn(pk(t1, t2)); >S{8sN  
} p&HO~J <w  
} ; EV|W:;Sg  
_[wG-W/9R  
|=:hUp Jp  
一目了然不是么? r;wm`(e  
最后实现bind Z:2%gU&W  
)?6%d  
\uJ+~db=  
template < typename Func, typename aPicker > I"KosSs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^E+fmY2a  
  { Q j|tD+<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <;1M!.)5  
} 6/" #pe^  
`/B+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z+zEH9.'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J*Cf1 D5!  
H"?Ndl:  
十一. phoenix IaO&f<^#o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~K(mt0T )  
95ix~cH3q  
for_each(v.begin(), v.end(), TWfk r  
( Ya!PV&"Z  
do_ 'tX}6wurf  
[ mSk";UCn  
  cout << _1 <<   " , " 8-@H zS%  
] Q DKY7"H  
.while_( -- _1), 4<f^/!9w  
cout << var( " \n " ) g\iSc~%?  
) wk1/&  
); WB `h)  
zp``e;gY  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vM:c70=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor t=jG$A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^U,Dx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gplrJaH@  
u?'J1\z  
p$*P@qm  
template < typename Cond, typename Actor > ~I~lb/  
class do_while F9A5}/\  
  { =&DuQvN,  
Cond cd; sJ5#T iX  
Actor act; %D% Ok7s})  
public : Tiimb[|  
template < typename T > #GUD^#Jh  
  struct result_1 4sC)hAx&f  
  { 4Bt)t#0  
  typedef int result_type; T!^v^m@>y  
} ; \+x#aN\  
6X!jNh$oF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 152LdZevF  
2|NQ5OA0  
template < typename T > Oa M~rze  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O]61guxro  
  { '#Do( U'  
  do J\ J3 'u  
    { P=s3&NDD  
  act(t); 9eR";Wm])  
  } O2U}jHsd  
  while (cd(t)); kX)*:~*  
  return   0 ; 0+.<BOcW5  
} Xc~BHEp  
} ; n_wF_K\h  
Rh)%;  
RRl`;w?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J.O{+{&cd  
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。 KJs`[,;<  
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。 Kb'4W-&u!  
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。 +HgyM0LFg  
下面就是产生这个functor的类: ^SM5oK  
{Eqx'j  
r-Y7wM`TZ  
template < typename Actor > +k/=L9#e  
class do_while_actor wbg ?IvY[  
  { K1&t>2=%  
Actor act; _3#_6>=M  
public : gN*b~&G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {xICR ~,*  
l j+p}dt  
template < typename Cond > m9\~dD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @CoUFdbz  
} ; vZ^U]h V  
Y)#,6\=U  
a :cfr*IsK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YtXd>@7  
最后,是那个do_ Oh,Xjel  
<$C3] =2  
$FZcvo3@*S  
class do_while_invoker jzwHb'4B3  
  { ~aXJ5sY"f&  
public : ,F+,A].wG  
template < typename Actor > >\3N#S"PF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j9-.bGtm?.  
  { H.o3d/8:  
  return do_while_actor < Actor > (act); i<q_d7-W'  
} PI"6d)S2  
} do_; = '-/JH~  
5X uQQ!`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k`s_31<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0n={Mb  
最后来说说怎么处理break和continue 90ov[|MkM  
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。 _lC0XDZ  
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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