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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2etlR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?m~x%[Vn  
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, xRaYm  
v`v+M4upC  
?]P&3UU>0z  
_$fxoD9  
  class filler m6 IZG l7%  
  { kSI,Q!e\  
public : j l7e6#zu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EoOrA@N  
} ; (tVY /(~#  
IE,g  
[n< U>up  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TmQ2;3%  
Wt4!XV  
uIWCVR8`Y  
1) @Wcc.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :X ;8$.z  
4vy!'r@   
|d,1mmv@K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g[eI-J+F  
_ROe!w  1  
~&KfJ  
6 QxLHQA  
二. 战前分析 "M? (Ax  
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。 NtA}I)'SWU  
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 lhxhAe  
KUly"B  
=B?uNoe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @l@lE0  
  /* --------------------------------------------- */ UO!OO&l!  
vector < int *> vp( 10 ); !\"C<*5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !CsoTW9C:  
/* --------------------------------------------- */ SJy?^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f|b|\/.=  
/* --------------------------------------------- */ \(;5YCCE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E^|b3G6T  
  /* --------------------------------------------- */ QY{f=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b[u_r,b  
/* --------------------------------------------- */ ,:,c kul  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9OTw6  
: ;d&m  
#s]]\  
#}B~V3UD  
看了之后,我们可以思考一些问题: b%v1]a[  
1._1, _2是什么? Q2Q`g`*O:  
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。 }>p)|Y T"/  
2._1 = 1是在做什么? 3g5i5 G\  
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。 qed; UyN  
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。 =Qz 8"rt#  
zlXkD~GV  
]Mtb~^joG  
三. 动工 t[^}/ S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X @\! \  
np)-Yzr  
 _@d.wfM  
!E$S&zVMQ  
template < typename T > 55yP.@i9J  
class assignment ^@tn+'.  
  { 5g/WQo\  
T value; D6v0n6w  
public : 57HMWlg  
assignment( const T & v) : value(v) {} *emUQ/uvf  
template < typename T2 > P~]BB.tog  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !'PPj_Hp]  
} ; O81})r*Y  
fTH?t_e  
[#)$BXG~y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N"2@y aN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lffw7T~  
Pp26UWW  
Omh(UHZBB  
mX"z$  
  class holder ~v<r\8`OI2  
  { r_R|.fl<[  
public : rT"8e*LT  
template < typename T > BD9` +9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;((gmg7,  
  { L5e aQu  
  return assignment < T > (t); 27 Lya!/  
} [#14atv  
} ; P;A"`Il  
~ae68&L6  
W'6*$Ron  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &<v# ^2S3  
Z\@vN[[  
  static holder _1; YF."D%?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K=!J=R;  
G\Sd!'?p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |e+I5  
而不用手动写一个函数对象。 46$u}"E  
q>H!?zi\Hy  
(}Gl'.>\M  
\8<bb<`  
四. 问题分析 W]rXt,{ &  
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。 I.\u2B/?  
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。 4jar5Mz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z0E+EMo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fzw6VGTf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )B8[w  
hgsE"H<V  
五. 问题1:一致性 N*@bJ*0  
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?| *d(wO l5[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i(YP(8  
[q_Yf!(m-  
struct holder Z1q '4h=F.  
  { CZ1 tqAk-  
  // u wf3  
  template < typename T > d~28!E+  
T &   operator ()( const T & r) const Hm4lR{A  
  { Tm` QZh3  
  return (T & )r; (VC_vz-  
} {Y\hr+A  
} ; ,`H=%#  
'jmcS0f -  
这样的话assignment也必须相应改动: dJCu`34Y'|  
sRY: 7>eg  
template < typename Left, typename Right > @ZT25CD  
class assignment +mAMCM2N  
  { T@k&YJ  
Left l; ?#]c{Tlpz  
Right r; >5]Xl*{H)  
public : vA+RZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `W|2Xi=^5  
template < typename T2 > "7gS*v,r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x)V.^-  
} ; \Lh,dZ}d  
r;S%BFMJS  
同时,holder的operator=也需要改动: #JTi]U6`  
xazh8X0P  
template < typename T > zwAuF%U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YS~\Gls%  
  { !y*V;J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "hQV\|!\  
} v*#Z{)r  
)vy<q/o+  
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。 O|av(F9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <!=TxV>}A  
,riwxl5*E/  
return l(rhs) = r; B#q5Ut  
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。 z RsA[F#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: orTTjV]_m  
-6)ywq^{z  
template < typename Tp > VX;u54hS  
class constant_t '8%aq8  
  { ~ocd4,d=  
  const Tp t; R_Eu*Qu j  
public : zSkM8LM2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z.[L1AGa|s  
template < typename T > l;?.YtMg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M: `FZ}&L  
  { 9>zN 27  
  return t; t7-sCC0  
} z*x6V0'yt  
} ; 5X~ko>  
}rGDM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sU{+.k{  
下面就可以修改holder的operator=了 FeCQGT  
K$(U>D|  
template < typename T > WgY\m&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vqL{~tR  
  { sW=@G'}3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nPv2: x  
} mM}|x~\R  
w*bVBuX s  
同时也要修改assignment的operator() 0<i~XN0g  
o AQ92~b  
template < typename T2 > =OjzBiHR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /=Xen mmS  
现在代码看起来就很一致了。 +mxsjcq0  
6W#+U<  
六. 问题2:链式操作 R o%S_!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]qpcA6%a|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;tKL/eI  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  W#??fae  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3b PVKsY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }Efp{E  
O4-UVxv}  
template < typename T > 9|#h )*  
struct result_1 _&BnET  
  { \HH|{   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m]u#Dm7h  
} ; J qU%$[w  
<[pU rJfTr  
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: %%-kUe  
V7^?jy&&  
template < typename T > [N$@nA-d  
struct   ref *nC<1.JW  
  { 7 s[ ATu  
typedef T & reference; NT8%{>F`  
} ; gW*ee  
template < typename T > ^?juY}rZ=|  
struct   ref < T &> WUqAPN  
  { X;}_[ =-  
typedef T & reference; sI^1c$sBN  
} ; Ex*g>~e  
=%RDT9T.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y ,}p  
yp :yS  
template < typename T > s:fnOMv "  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fSun{?{  
  { |-e=P9,  
  return l(t) = r(t); iP_rEi*-J  
} i.fDH57  
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。 se)I2T{J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P- vA.7  
1L$u8P^<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }f({03$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tG#F7%+E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Kfj*#) SZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {8"W  
最后的布局是: :ss9-  
                Add [hFyu|I !  
              /   \ Z:n33xh=<  
            Divide   5 .{8lG^0U<  
            /   \ {'vvE3iZ  
          _1     3 xt`znNN  
似乎一切都解决了?不。 Ezml LFp.  
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。 Ni0lj:  
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。 b UWtlg  
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: p=r{ODw#3  
I#A`fJ  
template < typename Right > ' u0{h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n*;mFV0s  
Right & rt) const 16aaIK  
  { .y'OoDe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K}$PIW  
} j}ruXg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vhUuf+P*  
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。 (d!vm\-PH  
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。 >|rL0  
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。 2C-RoZ~  
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。 $jc>?.6  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? OPjscc5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %M^bZ?  
8zY)0  
template < class Action > tdt6*  
class picker : public Action ?j OpW1  
  { Rd#,Tl\  
public : i>w>UA*t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +oiPj3  
  // all the operator overloaded X0C\87xfG  
} ; JHMj4Zkp  
\LS%bO,Y|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dY O87n  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ry U0x  
%? iE3j!q  
template < typename Right > Nd6N:1 -  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;N,7#l|wi  
  { "n05y}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); km3-Hp1  
} xbmOch}j6  
VSSiuo'5w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;j52a8uE'}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p4el9O&-tV  
2<J82(4j  
template < typename T >   struct picker_maker &!_Ko`b8K  
  { Ao]F_hZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0umfC  
} ; xt-;7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B$lbp03z  
  { u(lq9; ;Th  
typedef picker < T > result;   () SG  
} ; * dNMnZ@Y  
,Y&kW'2  
下面总的结构就有了: =lffr?#&B  
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。 c''!&;[!  
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。 D1Fc7! TV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J}.p6E~j  
至此链式操作完美实现。 [Q%3=pm_  
{!EbGIh  
P|6m%y  
七. 问题3 0Ifd!  
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。 lOE bh  
*vj5J"Y(;t  
template < typename T1, typename T2 > (d~'H{q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8EP^M~rv  
  { RZz].Nx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |e pe;/  
} 8p!PR^OM@  
:`uo]B"  
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: c[;I\g  
VX- f~  
template < typename T1, typename T2 > 0_Y;r{3m"  
struct result_2 _mn4z+  
  { I 4EocM=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z3$PrK%  
} ; EoY570PN  
T&{EqsI=B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  M,6AD]  
这个差事就留给了holder自己。 QX8N p{g-  
    )@sz\yI%U  
+V0uH pm  
template < int Order > fa!iQfr  
class holder; gmM79^CEF  
template <> +XIN-8  
class holder < 1 > !G8SEWP  
  { 4+uAd"  
public : Yt{Y)=_t  
template < typename T > 5ax/jd~}  
  struct result_1 v8WoV*  
  { WRNO) f<  
  typedef T & result; *=ALns?y  
} ; j0OxR.S  
template < typename T1, typename T2 > N(IUNL  
  struct result_2 irL ehPX9  
  { iKdC2m  
  typedef T1 & result; (yZ^Y'0  
} ; PmTA3aH  
template < typename T > Ig=4Z*au!g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L>PpXTWwy  
  { kdF# Nm  
  return (T & )r; `5gcc7b  
} x JepDCUJ>  
template < typename T1, typename T2 > dpE+[O_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sF}E =lY  
  { 3<'n>'  
  return (T1 & )r1; |w:\fK[  
} uL1-@D,  
} ; D!y Cnq=8  
]~|zY5i!  
template <> `zTVup&  
class holder < 2 > [g%oo3`A  
  { w1.KRe{M  
public : 5jbd!t@L  
template < typename T > |D<~a(0  
  struct result_1 xvW+;3;  
  { '\\J95*`  
  typedef T & result; ")8wu1V-  
} ; _p90Zm-3X  
template < typename T1, typename T2 > d_OHQpfK  
  struct result_2 Ypp>7J/  
  { v/(< fI^  
  typedef T2 & result; 0/),ylCj  
} ; WJhI6lu  
template < typename T > f^',J@9@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q3 9 RD  
  { "Z,'NL>&  
  return (T & )r; iJ#sg+  
} 2.CI^.5&  
template < typename T1, typename T2 >  /y1,w JI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Rc 5/m  
  { fUE jl  
  return (T2 & )r2; "&>$/b$  
} "y62Wo6m)  
} ; P=V~/,>SZ!  
qQ^]z8g6P  
r`mfLA]d  
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> >。 y%z$_V]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _,~/KJp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z}kD:A)a  
K /. ;N.9  
return l(i, j) = r(i, j); >/-<,,<\C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @m#7E4 +  
<w 8*Ly:L  
  return ( int & )i; ^e)KEkh  
  return ( int & )j; m~%IHWO'  
最后执行i = j; |wWBV{^  
可见,参数被正确的选择了。 `a  
zQ5'q  
U Tw\_s  
~6E `6;`  
#_|6yo}  
八. 中期总结 bT0CQ_g21  
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: h_fA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c:4 i&|n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `WX @1]m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TLw.rEN!;  
>f74]J=V  
0oc5ahp  
yX<Sk q  
p 0R)Yc+;  
S9U`-\L0  
九. 简化 4IIe1 .{  
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。 x2(hp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yB,$4:C  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?%#3p[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [gx6e 44  
  +-*/&|^等 wxN'Lv=R  
2. 返回引用。 t4~Bn<=  
  =,各种复合赋值等 P^T]Ubv"  
3. 返回固定类型。 -n+ =[M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z!v)zH\  
4. 原样返回。 4ZSc'9e9  
  operator, 8<{)|GoqB  
5. 返回解引用的类型。 ]u G9WT6l  
  operator*(单目) L;wzvz\+  
6. 返回地址。 hZ[,.  
  operator&(单目) M9M~[[   
7. 下表访问返回类型。 R:fERj<s  
  operator[] MB%yC]w8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {p=`"H>  
  operator<<和operator>> 'MVE5  
fH}#.vy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \mbm$E+X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p gW BW9\  
&,JrhMr\  
template < typename Left > W0R<^5_  
struct value_return h3[^uY e  
  { f#FAi3  
template < typename T > n&y'Mb PB  
  struct result_1 >kU$bh.(  
  { $oDc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?:H4Xd7  
} ; e5W 8YNA  
W+k SL{0  
template < typename T1, typename T2 > Py_yIwQqg  
  struct result_2 `O/1aW1  
  { 4,4S5u[|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PFq1Zai}n|  
} ; iGlg@  
} ; :2ILN.&  
@Fvp~]jCb  
.!/w[Z]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CC"}aV5  
9kZ[Z ,=>  
下面我们来剥离functor中的operator() EhB0w;c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Kg4\:A7Sa.  
bys5IOP{]o  
return l(t) op r(t) KW`^uoY$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o"wvP~H  
return op l(t) e98f+,E/  
return op l(t1, t2) pL 2P .  
return l(t) op @ LPs.e  
return l(t1, t2) op h9-^aB$8^  
return l(t)[r(t)] "Te[R%aP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n-P<y  
1u>[0<U~E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,yf2kU  
单目: return f(l(t), r(t)); !p #m?|Km  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g6aIS^mU  
双目: return f(l(t)); OYW:I1K<5  
return f(l(t1, t2)); &UrPb%=2H  
下面就是f的实现,以operator/为例 \Hb"bv  
S*PcK>  
struct meta_divide bAOL<0RS9`  
  { @-zL"%%dw'  
template < typename T1, typename T2 > N_L~oX_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n4Xh}KtH  
  { ^jh c(ZW"  
  return t1 / t2; )IBvm1  
} `-Y8T\  
} ; \*yH33B9  
HD%n'@E  
这个工作可以让宏来做: }IJE%  
'wyS9^F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l;7T.2J'Z  
template < typename T1, typename T2 > \ qL2!\zt>g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <Fo~|Nh|  
以后可以直接用 7up~8e$_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T:/mk`>  
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 Oz{FM6  
(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。。。) Z; 6N7U  
d%,@,>>)  
uE &/:+  
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 Y' FB {  
80_}}op ?8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d#(ffPlq  
class unary_op : public Rettype +,c]FAx4  
  { MZd?cS  
    Left l; Dbl3ef  
public : Nb3uDA5R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WQiIS0BJ *  
^tF lA)  
template < typename T > [b:0j-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3QhQpPk) ,  
      { GAP,$xAaW  
      return FuncType::execute(l(t)); mE"(d*fe'  
    } :@@aIFRv  
]621Z1  
    template < typename T1, typename T2 > 4$oDq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TTagZI$  
      { P(xgIMc H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Se}&2 R  
    } nPW=m`jG  
} ; qx5jaa3  
_s18^7  
`(uN_zvH  
同样还可以申明一个binary_op ZyX+V?4  
N(J'h$E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6w `.'5  
class binary_op : public Rettype ]!>tP,<`'  
  { V7<w9MM  
    Left l; Og-v][  
Right r; ~F " w  
public : #g#[|c.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @rP#ktz]  
U! $/'Xi9  
template < typename T > qDS~|<Y5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <5!)5+G  
      { \_)[FC@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r XT6u  
    } K-b`KcX  
3~%M4(  
    template < typename T1, typename T2 > :sX4hZK =G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 lXnNK |]  
      { qTz5P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SFjRSMi  
    } f"-3'kqo  
} ; GJ\bZ"vDo  
PDpuHHB  
)YVs=0j  
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 $sFqMy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #AH gY.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l0r^LK$  
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。 G%fXHAs.+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .npD<*  
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。。。 >r>pM(h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  c?*x2Vk  
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) KK?R|1VK9  
下面是修改过的unary_op u p zBd]  
V]Kk =  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0DaKd<Scv  
class unary_op 0 s@>e  
  { D}rnp wp{  
Left l; N C3XJ 4  
  A;TNR  
public : qtjx<`EK>  
m 0]1(\%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Am<){&XT ]  
T"e"?JSRJ  
template < typename T > )TcD-Jr  
  struct result_1 ^7Ebg5<  
  {  c`}YL4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J ql$ g  
} ; _xM}*_<VP  
Lh-+i  
template < typename T1, typename T2 > Tdxc%'l  
  struct result_2 )`#SMLMy~  
  { PKZMuEEy,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -n:;/ere7-  
} ; g*WY kv  
*|,ye5"  
template < typename T1, typename T2 > %<>|cO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F6ZL{2$k@  
  { I K,aA;d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /tJ%gF  
} /&em%/  
O{Z bpa^  
template < typename T > LYuMR,7E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _6`H `zept  
  { +.a->SZ5"  
  return OpClass::execute(lt(t)); b2^O$ l  
} _z@_.%P\  
nFjaV`6`@  
} ; 2UMX%+ "J  
8#|PJc  
 n[7=  
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 @`nU=kY/  
好啦,现在才真正完美了。 0KN'\KE  
现在在picker里面就可以这么添加了: BO>[\!=y  
v807)JwS  
template < typename Right > dF^`6-K1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g{Hb3id9  
  { `pXPF}T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JD ~]aoH  
} KkSv2 3In  
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。 h`D+NZtWm  
d z\yP v~  
+ 7nA; C  
yG<Q t+D  
^= '+#|:  
十. bind $*7AG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~,{nBp9*  
先来分析一下一段例子 qdZo cTf'  
Z#@<|{eI  
%.s"l6 W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5ZjM:wrF|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RCMO?CBe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,ysn7Y{Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 oYX#VX  
我们来写个简单的。 mW#p&{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `<?((l%;R  
对于函数对象类的版本: FD.L{  
4Z/ ]7Ie  
template < typename Func > |Gt]V`4  
struct functor_trait 30QQnMH3  
  { xKXD`-|W  
typedef typename Func::result_type result_type; t.] e8=dE  
} ; dLw,dg  
对于无参数函数的版本: rk `]]  
51puR8AG>  
template < typename Ret > *KPNWY9!W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > << aAYkx <  
  { k&o1z'<C  
typedef Ret result_type; gP=@u.  
} ; Gx-tPW}  
对于单参数函数的版本: IJ6&*t wT  
t8B==%  
template < typename Ret, typename V1 > %M-B"#OB7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ys9MV%*  
  { Es+BV+x[.c  
typedef Ret result_type; M!iYj+nrP  
} ; (C hL$!x  
对于双参数函数的版本: p"q4R2_/jh  
tH9BC5+r}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `BY&&Bv#?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &uxwz@RC0  
  { Mh5 =]O+  
typedef Ret result_type; xJ)vfo  
} ; R1\$}ep^  
等等。。。 -;t]e6[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fYgX|#Me  
K[i|OZWu  
template < typename Func > nNcmL/(  
struct func_return / Hexv#3  
  { u )KtvC!  
template < typename T > |79n 1;+\?  
  struct result_1 k&3'[&$I*,  
  { 'q{|p+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m>-(c=3  
} ; :_+Fe,h>|  
O\zGN/!  
template < typename T1, typename T2 > }t.VH:02y  
  struct result_2 !e:HE/&>i  
  { WAp#[mW.fx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n*i1QC  
} ; ' Y.s}Duj  
} ; @W*Zrc1NF  
c>e~$b8  
qEB]Tj e[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .\b# 0w  
xZ(VvINL'  
template < typename Func, typename aPicker > [&p^h  
class binder_1 %-~T;_.  
  { ){XG%nC  
Func fn; >-YWq  
aPicker pk; ,a?$F1Z-  
public : @|J+ f5O  
DmgWIede|:  
template < typename T > OcGHMGdn  
  struct result_1 w1P8p>vA1  
  { r2 o-/$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GHo=)NTjy  
} ; `)s>},8W!  
@~`2L o/  
template < typename T1, typename T2 > QyX ?  
  struct result_2 Kly`V]XE  
  { &d^u$Y5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \i$WXW]|  
} ; rWMG_eP:  
X?Mc"M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bol#[_~  
YPqp#X*  
template < typename T > #v`J]I)$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A1(=7ZKz  
  { |lhVk\X  
  return fn(pk(t)); +yd(t}H@  
} BKQI|i  
template < typename T1, typename T2 > -wjvD8fL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UP}5Eh  
  { yp:_W@  
  return fn(pk(t1, t2)); 53cW`F  
} B!cg)Y?.bd  
} ; -(fvb  
'@<aS?@!t  
pu +"bq  
一目了然不是么? aPMqJ#fIr  
最后实现bind aD:vNX  
KW.QVBuVO#  
(C EXPf  
template < typename Func, typename aPicker > 4_w+NI,;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &18CCp\3)c  
  { __,1;=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1 k}U+  
} HrZ\=1RB  
#}rv)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q@-7{3  
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。 BI,j/SRK  
~rX2oLw{&  
十一. phoenix 4^0L2BVcv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G.} 3hd0  
er?'o1M  
for_each(v.begin(), v.end(), d8? }69:h  
( 1wpeYn7>W  
do_ duKR;5:  
[ YkKq}DXj  
  cout << _1 <<   " , " <([1(SY2e  
] .iB?:  
.while_( -- _1), 'e4  ;,m  
cout << var( " \n " ) RqIic\aD  
) /f7Fv*z/  
); `"<} B"s  
6/Coi,om  
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: &1DU]|RoT&  
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 5Q.bwl:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^rc!X]C9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iraO/KhD*3  
bS+by'Ea1W  
Dm1;mRS+  
template < typename Cond, typename Actor > y+XB  
class do_while n(gw%w+\7  
  { 0vs9# <&V  
Cond cd; q=5#t~?  
Actor act; x-5XOqD{'  
public : f-?00*T  
template < typename T > M<,E[2op  
  struct result_1 D 5qCn^R  
  { zhDmZ  
  typedef int result_type; hY.zwotH  
} ; |-hzvuSX  
#KonVM(`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f.`noZN  
c8sY#I  
template < typename T > :o}J u}t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tVZj tGz=  
  { xFpMn}CD  
  do $e;_N4d^  
    { ^3Ni  
  act(t); N4%q-fi  
  } ~h] <E  
  while (cd(t)); RpE69:~PV  
  return   0 ; Y" s1z<?  
} Dq!Vo;s2  
} ; -i@1sNx&'  
0)V<)"i  
`?Yh`P0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ldo7}<s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 iNR6BP W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5uK:f\y)l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vMXS%Q  
下面就是产生这个functor的类: TE4{W4I  
J 21D/#v  
XQhBnam%  
template < typename Actor > Yw=Ve 0  
class do_while_actor #5kQn>R  
  { |2\6X's  
Actor act; [ds:LQq)/  
public : a[:0<Ek  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n^|n6(EZ  
=Uta5$\a)  
template < typename Cond > LqTyE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #]i*u1  
} ; 3u7N/OQ(  
edqekjh  
8 kw`=wSH>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [Z484dS`_  
最后,是那个do_ s#ijpc>h  
9cAb\5c|  
, e{kC  
class do_while_invoker ]l>)Di#*o  
  { 8/f ,B:by  
public : ^o]ZDc  
template < typename Actor >  KAmv7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const udDhJ?  
  { d_*'5Eia6  
  return do_while_actor < Actor > (act); F kp;G  
} lvIKL!;H  
} do_; TdI5{?sW  
D*Y4B ?,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (b Q1,y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @kUCc1LT  
最后来说说怎么处理break和continue LQ"56PP<  
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。 *ta ``q  
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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