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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OaCp3No  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NI)q<@ju  
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, ^/_1y[j  
!dZpV~g0  
a/s6|ri`0  
; +%|!~  
  class filler O$$$1VHYo  
  { NUb:5tL  
public : +8eW/Bs@2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l.AG^b  
} ; i48Tb7Rx~n  
K.I  \E  
hJasnY7  
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: ` 8OA:4).  
t}A n:  
F%F:Gr/  
A_xUP9g@?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Yt#e[CYnu  
81&5g'  
!Q" 3B6 86  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [2Rw)!N  
XJ9l, :c,  
WlfS|/\%V^  
&Dw8GU}1  
二. 战前分析 n3LCQ:]T f  
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。 (U#9  
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 mIUpAOC`"Z  
mbCY\vEl  
2%oo.?!R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m(c5g[6nO  
  /* --------------------------------------------- */ e Zb8x  
vector < int *> vp( 10 ); RBM(>lU:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G>H',iOI  
/* --------------------------------------------- */ ^"hsbk&Yu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "J(7fL$!  
/* --------------------------------------------- */ T.R(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j@b18wZ  
  /* --------------------------------------------- */ 2Y'=~*tV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d/3 k3HdL  
/* --------------------------------------------- */ 8 ?+t+m[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M+q|z0U  
~.'NG? %7P  
4zw5?$YWO"  
#w<:H1,4  
看了之后,我们可以思考一些问题: Vg^@6zU  
1._1, _2是什么? =|G 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。 @vcvte  
2._1 = 1是在做什么? Tl ?]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。 U3zwC5}BN  
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。 \%ZF<sV W  
p"XQJUuD  
.Lc<1s  
三. 动工 i'}Z>g5D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (HZzA7eph  
!`-/E']/  
F 6 xQ`T|  
hc4W|Ofj  
template < typename T > ND|!U#wMNV  
class assignment DTw3$:  
  { 3%$nRP X  
T value; 1]l m0bfs  
public : |( =`l  
assignment( const T & v) : value(v) {} .5PcprE/  
template < typename T2 > ixFuqPij  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &%/kPF~<  
} ; *0aU(E #  
6 NJ5v +  
WV'FW)%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G()- NJ{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aH1mW;,1u  
fGD#|a;,  
k 8Swra?j  
k!lz_Y  
  class holder l'2a?1/q  
  { I}aiy.l  
public : @I '_  
template < typename T > %kg%ttu7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6k=ink-/  
  { T"2D<7frbo  
  return assignment < T > (t); h6dVT9  
} 2@ <x%T  
} ; 8R6!SB  
M8,W|eTM  
-H%806NAX7  
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: u K`T1*_  
p6yC1\U!o  
  static holder _1; |W/_S^C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rj|8l K;,  
;J[1S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4oF8F)ASj  
而不用手动写一个函数对象。 ,ij"&XA  
45hjN6   
cI O7RD$8  
[7~ !M*o9  
四. 问题分析 n~#%>C7  
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。 hK+Iow-  
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。 P>dMET  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hoc$aqP6pp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <Cvlz^K[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H-9%/e  
I]]3=?Y  
五. 问题1:一致性 ;-d }\f ,  
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?| ]Xur/C2A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DFz,>DM;  
oXc!JZ^  
struct holder Fvy__ qcHi  
  { n0T\dc~  
  // u(7PtmV[!  
  template < typename T > 5_ @8g+~  
T &   operator ()( const T & r) const m q`EM OH  
  { iR9 $E  
  return (T & )r; _91g=pM   
} 8xQ5[Ov  
} ; zUM;Qwl  
*N .f_s  
这样的话assignment也必须相应改动: (>x4X@b  
!79^M  
template < typename Left, typename Right > wjF/c  
class assignment h7NS9CgO  
  { jB*%nB*x  
Left l; ZkW,  
Right r; ?*~W  
public : bUf2uWy7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [<Wo7G1s  
template < typename T2 > lCDu,r;\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2Y)3Ue  
} ; jmbwV,@Q2  
(KDUX t.  
同时,holder的operator=也需要改动: }@Ij}Ab>  
`/:ZB6  
template < typename T > #7IM#t c@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G}d-L!YbE'  
  { r=<Oy1m/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fQ5V RpWGn  
} 1nb]~{l  
l@a>"\><i*  
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。 :=BFx"Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Wc4F'}s  
S ni Ck*T,  
return l(rhs) = r; -aDGXQM{~  
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。  u%<Je  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ty|E[Ez1  
Ll%CeP  
template < typename Tp > 5Xu2MY=  
class constant_t EX%KfWDr  
  { _ cK"y2  
  const Tp t; wRn]  
public : [];*9vxW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ab!,)^  
template < typename T > ?GPTJ#=j=]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 31 \l0Jg  
  { :b[ [}'  
  return t; 8<C u S  
} RU3:[ (7  
} ; WG8}}`F|  
LfEeFF=#n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W3s>+yU  
下面就可以修改holder的operator=了 V?Y;.n&y  
"d60IM#N?  
template < typename T > hA.?19<Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vu '3%~  
  { -y70-K3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \kU0D  
} aA?Uf~ "t  
&FF%VUfQJ  
同时也要修改assignment的operator() 96UL](l(`  
 ")MjR1p  
template < typename T2 > > 4>!zZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ld8E!t[  
现在代码看起来就很一致了。 {<{ O!  
!63p?Q=  
六. 问题2:链式操作 7U> Xi'?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tLXwszR0r  
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。 #T1py@b0zA  
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。 YIv!\`^ \  
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。 3-z; pk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct duCxYhh|  
<R)%K);  
template < typename T > p R=FH#  
struct result_1 z^z_!@7v   
  { DD`Bl1)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &~ of]A  
} ; O4w6\y3U  
?AC flU_k  
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: +eSNwR=  
% UDz4?zx  
template < typename T > kH'LG!O  
struct   ref I8;xuutc  
  { QOA7#H-m9  
typedef T & reference; 36mp+}R#  
} ; We&~]-b AW  
template < typename T > ME"B1 Se\  
struct   ref < T &> U.]5UP:a  
  { JDcc`&`M  
typedef T & reference; e 4-  
} ; $VOSd<87  
HriY-=ji>a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :.wR*E  
.J0s_[  
template < typename T > $+CKy>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hTZ&  
  { Lc.=CBQ  
  return l(t) = r(t); 0 @]gW  
} UnSi=uj  
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。 q`1"]gy.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \1Tu P}P  
KY5it9e  
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 `@%hz%8Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "Sm'TZx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xN lxi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {nvF>  
最后的布局是: ctI=|K  
                Add \*x'7c/qg  
              /   \ =-wF Brw  
            Divide   5 qWz%sT?C3L  
            /   \ 3@#WYvD  
          _1     3 Er /:iO)_  
似乎一切都解决了?不。 :;Z?2P5i  
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。 J @eu ]?h  
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。 F/gA[Y|,gI  
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: Kvx~2ZMx6  
.nDB{@#  
template < typename Right > KrVP#|9%"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const og0su  
Right & rt) const \ZNUt$\  
  { yW3!V-iA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ruy qB>[o  
} /e|vz^#+1,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vXA+o)*#/  
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。 Qy0Zj$,Z  
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。 u={A4A#  
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。 \! `k:lusa  
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。 @8\7H'K"\  
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? X#v6v)c  
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: }eKY%WU>O  
TS2zzYE6Z  
template < class Action > ;iA6[uz  
class picker : public Action `Hlv*" w$  
  { ZC7ZlL _  
public : 0iS"V^aH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vs=8x\W  
  // all the operator overloaded *vFXe_.  
} ; s=KK)6T  
O4`am:@  
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。 3m;*gOLk6  
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: ?7;_3+T#  
.VD:FFkW  
template < typename Right > "~V|p3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w?eJVi@w{  
  { eMT}"u8$A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JSp V2c5Q  
} 4Ny lc.2mi  
6KH&-ffd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lftT55Tki  
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。 z5njblUz  
KOv?p@d  
template < typename T >   struct picker_maker _P].Z8  
  { IA6,P>}N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qoZUX3{  
} ; 6h5DvSO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5vP=Wf cW  
  { %imI.6   
typedef picker < T > result; F7!q18ew  
} ; fx74h{3u  
c]Z@L~WW  
下面总的结构就有了: 4Su|aWL-  
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。 2)-V\:;js  
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。 V1l9T_;f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K>a@AXC  
至此链式操作完美实现。 bM@8[&t a  
Ca]V%g(  
wC&+nS1  
七. 问题3 v % c-El%  
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。 vV$6fvS  
$!LL  
template < typename T1, typename T2 > +uqP:z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F/ si =%  
  { 5w9oMM {  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PI-o)U$Ehv  
} 6}/m~m  
:qAF}|6  
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: BN]{o(EB  
-a+oQP]O  
template < typename T1, typename T2 > R? Ys%~5  
struct result_2 jhx@6[  
  { 6s<w} O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5Sh.4A\  
} ; %^qf0d*  
m[w 8|[  
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? GZx?vSoHh  
这个差事就留给了holder自己。 h\<;N*Xi  
    LX%UkfA9  
6'a1]K  
template < int Order > yt 5'2!jc  
class holder; `VL<pqPP  
template <> >Y)FoHa+/  
class holder < 1 > 9{- Sa  
  { 6\5"36&/rQ  
public : mo*ClU7  
template < typename T > +)<H,?/  
  struct result_1 .}*_NU   
  { +Rq7m]  
  typedef T & result; "k> ;K,:  
} ; X/AA8QV o  
template < typename T1, typename T2 > vVfIe5+OP  
  struct result_2 ,b${3*PPQ  
  { n&fV^ x  
  typedef T1 & result; <&m `)FJ  
} ; HUWCCVn&  
template < typename T > +cf.In,{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N*{>8iFo4  
  { R64/m9  
  return (T & )r; 7nl  
} ;=i$0w9W  
template < typename T1, typename T2 > au?5^u\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U/j+\Kc~  
  { dk@j!-q^  
  return (T1 & )r1; .!2Ac  
} \0bZ1"  
} ; mA" 82"   
JANP_b:t  
template <> hcrx(oJ5  
class holder < 2 > w=}R'O;k  
  { PvkHlb^x%  
public : 4+2hj*I  
template < typename T > G ]JWd  
  struct result_1 IA(+}V  
  { A1kqWhg\  
  typedef T & result; nep-?7x  
} ; R) 'AI[la  
template < typename T1, typename T2 > ;FH_qF`.  
  struct result_2 i9B1/?^W&  
  { ;sZHE &+  
  typedef T2 & result; mEVne.D  
} ; Q"D%xY  
template < typename T > M].D27  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?]Z EK8c  
  { ?cmv;KV   
  return (T & )r; F qH@i Z  
} zrazFI0G  
template < typename T1, typename T2 > Z:kX9vw.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const se^(1R k  
  { *p>1s!i  
  return (T2 & )r2; vkg."G:=  
} L\/YS;Y  
} ; = k|hH~  
$ 8WJ$73  
(U@uJ  
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> >。 rxM)SC;P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bR&<vrMmrA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FK!UUy;  
)WR*8659e  
return l(i, j) = r(i, j); {WYmO1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c:f++||  
=F>nqklc  
  return ( int & )i; GTBT0$9 g.  
  return ( int & )j; _>)=c<HL  
最后执行i = j; eF%IX  
可见,参数被正确的选择了。 j[q$;uSD  
@ZFU< e$!  
NX5NE2@^qH  
uom~, k$|  
/ar/4\b  
八. 中期总结 _!'sj=n]q  
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: _0c$SK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,Z 1W3;O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0Q= o"@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GK.U_`4?  
8~s-@3J  
AcCM W@e  
`h+1u`FJ  
g"&e*fF  
jpW(w($XL  
九. 简化 t 9Dr%#  
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。 |Je+y;P7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M_monj}Z  
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: eOI#T'5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  cojbuo  
  +-*/&|^等 8OW504AD  
2. 返回引用。 h1uD>heGl  
  =,各种复合赋值等 c$w}h[  
3. 返回固定类型。 q7'[II;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0Fi&7%  
4. 原样返回。 D_MNF =7  
  operator, Vy:MK9U2  
5. 返回解引用的类型。 c(y~,hN&p  
  operator*(单目) <78LB/:  
6. 返回地址。 fX 41o#  
  operator&(单目) xFcRp2W9R  
7. 下表访问返回类型。 eS{ xma  
  operator[] GOeYw[Vh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U~Ai'1?xz  
  operator<<和operator>> $={WtR  
[va7+=[1=  
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。 9v2(cpZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [Y^1}E*  
te b~KM  
template < typename Left > Q, !b  
struct value_return ;PrL)!  
  { yt-F2Z&  
template < typename T > $CY B&|d  
  struct result_1 -S(_ZbeN  
  { }nW)+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?8LRd5LH  
} ; J&IFn/JK$  
@Fl&@ $  
template < typename T1, typename T2 > `Y`QxU!d%  
  struct result_2 #(`@D7S"  
  { B?xu!B,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L,F )l2  
} ; x_3Zd  
} ; $K,6!FyBa  
#^bkM)pc  
sO!YM5v8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QzQTE-SQ  
Z`l97$\  
下面我们来剥离functor中的operator() mmVx',k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 82X}@5o2  
 uT}Jw  
return l(t) op r(t) ?CQ\9 4kO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "DFj4XKXY9  
return op l(t) "5-S:+  
return op l(t1, t2) j;O{Hvvz  
return l(t) op 9K8f ##3  
return l(t1, t2) op gJVakR&  
return l(t)[r(t)] U/B1/96lJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~[i,f0O,  
t:X[Blw3$  
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: ;n*N9-|.  
单目: return f(l(t), r(t)); Cl;B%5yl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +|OkT  
双目: return f(l(t)); dQ8}mH!  
return f(l(t1, t2)); sg(L`P  
下面就是f的实现,以operator/为例 H7e/6t<x  
fuQ|[tpvQG  
struct meta_divide eo4<RDe<  
  { X,/@#pSOz  
template < typename T1, typename T2 > 62}bs/%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JlF0L%Rc  
  { %<e\s6|P:  
  return t1 / t2; HRx%m1H  
} BEM+FG  
} ; Z;@F.r  
Y.?|[x0Wh  
这个工作可以让宏来做: XHO}(!l\  
XbJ=lH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eBTy!!  
template < typename T1, typename T2 > \ O\L(I079  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aW3yl}`{  
以后可以直接用 VwoCR q*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %Hu Qc^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g S;p::  
(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。。。) u pf7:gk +  
{MKq Yl{  
*g5df[  
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 ^sq3@*hCw  
Kg>+5~+E?q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L_jwM ^8  
class unary_op : public Rettype IPcAE!h6zN  
  { k 6~k  
    Left l; :&`Yz   
public : c3|;'s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yov:JnWo  
[^W4%S  
template < typename T > J1"u,HF*(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "2CiW6X[M  
      {  !+IxPn  
      return FuncType::execute(l(t)); U<eVLfSij  
    } Y[;Pl$  
)%C482GO-  
    template < typename T1, typename T2 > J=TbZL4y}4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B4&@PX"'>,  
      { r{kV*^\E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VVJhQbP  
    } SV]M]CAe  
} ; H(]lqvO  
%yQ-~T@  
oC U8;z  
同样还可以申明一个binary_op 'E0{zk  
;4F[*VF!w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G4s!q1H  
class binary_op : public Rettype ~MO'%'@  
  { Lq LciD  
    Left l; 8ne'x!1 D  
Right r; \,JRNL&   
public : . xX xjl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K]@^8e$(  
nAd 4g|  
template < typename T > UNYU2ze'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + 7E6U*  
      {  fUb5KCZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5.VA1  
    } ~AK!_EOs`  
GFlsI-*`  
    template < typename T1, typename T2 > H:9( XW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bh2m,=``  
      { :!tQqy2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G~4^`[elB  
    } FL/y{;  
} ; ~v,LFIT  
uVu`TgbZ  
kf-ZE$S4  
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 |EU}&k2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %F&j B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7GK| A{r  
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。 1 ,D2][  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sd8o&6  
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。。。 3tIIBOwg[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _7$j>xX  
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) 92 Pp.Rh  
下面是修改过的unary_op 3O#7OL68v  
!k<+-Lf:2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  & .(ZO]  
class unary_op zy$hDy0  
  { \3)%p('  
Left l; A%+~   
  >t*zY~R.  
public : 7qW:^2y  
Sk;IAp#X9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} msY"Y*4  
Vaq=f/  
template < typename T > V!},a@>p  
  struct result_1 'd6hQ4Vw4  
  { k,?Y`s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z=ppNP0  
} ; Nb]qY>K  
*~&W?i  
template < typename T1, typename T2 > 'a"<uk3DT  
  struct result_2 ZQ20IY|,  
  { -'q=oTZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m"x~Fjvd  
} ; %],.?TS2V  
4vBbP;ELWq  
template < typename T1, typename T2 > 4,<~t>M1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wEDU*}~  
  { -h.YQC`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3tLh{S?uJ  
} o@pM??&x  
u5R^++  
template < typename T > lsio\ $  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W8":lpp  
  { x!YfZ*  
  return OpClass::execute(lt(t)); IRS^F;)  
} Yhlk#>I  
>eUAHmXQ|  
} ; 7Q[P  
y"9TS,lmK  
k8*=1kl"  
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]DjIs*@%h  
好啦,现在才真正完美了。 e|4jT7L}  
现在在picker里面就可以这么添加了: R jAeN#,?  
,2kWj7H%7  
template < typename Right > 2G'G45Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MPGQ4vi&  
  { :nXB w%0x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |x kixf4zz  
} c|O5Vp}  
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。 f%|g7[  
Jhut>8  
P)}:lTe  
^~Ar  
I'yhxymZ;  
十. bind 1zp,Suv  
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。 hi ]+D= S  
先来分析一下一段例子 R0=/ Th -  
8vP d~te  
)8N/t6Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }3i@5ctQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $YSOkyC?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k~hL8ZT[  
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。 Z'fy9  
我们来写个简单的。 /y-P) 3_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k1cBMDSokO  
对于函数对象类的版本: I7Eg$J&  
nrxN_0 R%  
template < typename Func > U{_O=S u  
struct functor_trait >H%8~ Oek  
  { #".{i+3E  
typedef typename Func::result_type result_type; aY?}4Bx  
} ; P$oa6`%l  
对于无参数函数的版本: ]O\6.>H  
 #?,cYh+  
template < typename Ret > ']rh0?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :@3d  
  { "vJADQ4F  
typedef Ret result_type; Nyo6R9^  
} ; vLC&C-f  
对于单参数函数的版本: >\i{,F=U7  
0- #ct1-  
template < typename Ret, typename V1 > {C6Yr9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y}[r`}={  
  { REsThB  
typedef Ret result_type; " DFg"  
} ; fklM Yu4:n  
对于双参数函数的版本: [n^___7  
(;M"'. C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cCeD3CuRA%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ov+qYBuFw  
  { mR{0*<  
typedef Ret result_type; k |Lm;g  
} ; c8Opc"UE  
等等。。。 #" OKO6]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1|]-F;b  
,L^L uw'7  
template < typename Func > [v&_MQ  
struct func_return +Rvj]vd}&  
  { 1`uIjXr(  
template < typename T > kP6r=HH@  
  struct result_1 H9nq.<;p  
  { ] x Kmz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y#m0/1-  
} ; b9vKux  
msCAC*;,  
template < typename T1, typename T2 > {u1t .+  
  struct result_2 k^L (q\D  
  { Vz,WPm$I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HR}c9wy,q\  
} ; hN}X11  
} ; '=ZE*nGC  
>i.+v[)#  
l5MxJ>?4%B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hb_Ia]b  
#8RQ7|7b|  
template < typename Func, typename aPicker > 'D-imLV<<  
class binder_1 m ;KP  
  { $W2g2[+  
Func fn; }Bb(wP^B.  
aPicker pk; g &za/F  
public : 3)xV-Y9  
@fY!@xSf  
template < typename T > pUPb+:^R  
  struct result_1 z#\Z|OKU  
  { mkWIJH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ey<8qzp  
} ; 0#q_LB  
!At_^hSqz  
template < typename T1, typename T2 > YcGqT2oLP  
  struct result_2 A6sBObw;  
  { kY|_wDBSb\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1"'//0 7  
} ; /Ly%-py-$  
|%tR#!&[:g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _#L IG2d  
2"mO"2d%  
template < typename T > _ x7Vyy5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _W!g'HP-D  
  { 2M;{|U  
  return fn(pk(t)); mr/^lnO  
} 1xx-}AIH#  
template < typename T1, typename T2 > T.{I~_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tVe*J@i\$  
  { ,:#prT[P"  
  return fn(pk(t1, t2)); K.cNx  
} <1@_MY o  
} ; F;z FKvn  
D~1nh%x_  
;Y~;G7  
一目了然不是么? 2D-*Z=5^  
最后实现bind 0]WM:6 h  
bc&:v$EGy  
P2oR C3~  
template < typename Func, typename aPicker > )kkO:j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fg,~[%1  
  { ou(9Qf zN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R~tv?hP  
} UyJ5}fBJ  
9M7{.XR,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P#yS]F/  
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。 X-ml0 =M[  
<oR Nd3d  
十一. phoenix iWvgCm4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H,uOshR  
rbJ-vEzo.#  
for_each(v.begin(), v.end(), l&C%oW  
( O}D]G%,m  
do_ =}V`O>  
[ O aZ~  
  cout << _1 <<   " , " hsl Js^  
] W9u (  
.while_( -- _1), #ucOjdquq  
cout << var( " \n " ) <:ZN  
) z cA"\  
); B4{A(-Tc  
^&,{  
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: hTy#Q.=  
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 un\"1RdO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \Q3m?)X=Gd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PvA%c<z  
PL VF  
PanyN3rC*  
template < typename Cond, typename Actor > ."h;H^5  
class do_while 1 ltoLd\{  
  { =g&0CFF<  
Cond cd; UL{Xe&sT  
Actor act; 4BCZ~_  
public : HL_MuyE  
template < typename T > %fxGdzu7.  
  struct result_1 Y@pa+~[{h3  
  { k|BEAdQ%M  
  typedef int result_type; t%=ylEPW  
} ; "PlM{ZI\  
r_ o2d8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QALMF rWH  
"7gHn0e>  
template < typename T > '9b<r7\@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QXF>xZ~  
  { :1A Ound  
  do kiXa2Yn*(d  
    { Bg34YmZ  
  act(t); 1ra}^H}  
  } HM<V$ R  
  while (cd(t)); !IT']kA  
  return   0 ; sSvQatwS  
} ?X eRL<n  
} ; <iTaJa$0m  
dLo%+V#/A  
] e&"CF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .kBAUkL:  
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。 8^HMK$  
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。 &\5T`|~)!  
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。 =JEnK_@?K\  
下面就是产生这个functor的类: 6C   
3L#KHTM  
RJGf@am&  
template < typename Actor > n RXf\*"3  
class do_while_actor (3 _2h4O  
  { E]+W^ VG  
Actor act; Ot(EDa9}IJ  
public : o{:D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?SS?I  
ku\_M  
template < typename Cond > Z|3l2ucl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bluC P|  
} ; *X,vu2(I-=  
fOrqY,P'  
n /rQ*hr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mWO=(}Fb\  
最后,是那个do_ w8>p[F5`O  
cDLS)  
:JPI#zZun  
class do_while_invoker rs!J<CRq  
  { - 5A"TNU  
public : a-O9[?G/x  
template < typename Actor > \ar.(J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const koaH31Q  
  { ZfMJU  
  return do_while_actor < Actor > (act); XD*$$`+#  
} B9+oI c O  
} do_; P 0,]Ud  
9B<y w.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RJ@d_~%U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DGp'Xx_8  
最后来说说怎么处理break和continue 7 +?  
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。 A*@!tz<  
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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