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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )J<Li!3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @]6)j&  
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, "Vho`x3  
y^Oj4Y:  
G'MYTq  
FlOKTY   
  class filler 5aL0N  
  { zv  <,  
public : Of7j~kdh83  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7n,nODbJ  
} ; $n(?oyf  
g}{Rk>k  
bnUpH3  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: GuQ3$B3j  
7XT2d=)"  
8UwL%"?YB  
)_ NQ*m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FfI $3:9  
D *Siy;  
\! Os!s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3lM mSKN  
g v&xC 6>  
3*CF!Y%  
<\8dh(>  
二. 战前分析 =:P9 $  
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。 @Rig@  
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 93kSBF#  
Cj"k Fq4  
#AyM!   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &?9p\oY[  
  /* --------------------------------------------- */ SY`NZJK  
vector < int *> vp( 10 ); f5 wn`a~h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 92]>"  
/* --------------------------------------------- */ \|@]XNSN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zc'!a"  
/* --------------------------------------------- */ )+RGXV p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cm%QV?  
  /* --------------------------------------------- */ Q {3"&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z7JI4"  
/* --------------------------------------------- */ +NxEx/{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); llhJ,wD  
(nbqL+  
_I<eJ\  
[ k^6#TQcn  
看了之后,我们可以思考一些问题: $bF.6  
1._1, _2是什么? Y{1IRP?S  
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。 JiDX|Q<c  
2._1 = 1是在做什么? pJ6bX4QnDX  
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。 WU Q2[)<  
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。 kR%CSLOVy  
AQ32rJT8c`  
1jh^-d5  
三. 动工 I/|)?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~kS~v  
r5(OH3  
p"Oi83w;9  
"@ Zy+zLU  
template < typename T > UN`-;!  
class assignment >9esZA^';  
  { 1zGEf&rv:  
T value; (toGU  
public : 8{6KWqG\  
assignment( const T & v) : value(v) {} *P$5k1  
template < typename T2 > i'L7t!f}o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  M)Yu^  
} ; 5L42'gJ  
W ;,Uh E  
wDem }uO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2xni! *T+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b}9K"GT  
Xleoh2&M  
@_FL,AC&m  
ykRKZYfsw(  
  class holder  []1VD#  
  { RA+Y./*h  
public : Cm JI"   
template < typename T > G- Sw`HHo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e3F)FTG&  
  { A>%fE 6FY  
  return assignment < T > (t); _ Eq:Qbw#  
} {3$ge  
} ; ?)",}X L6  
R{8nR0 0|1  
3`n5[RV  
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: e&8pTD3  
}Da8S|)H  
  static holder _1; JXftQOn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ah"2^x  
EqUiC*u8{I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :QUZ7^u  
而不用手动写一个函数对象。 VaZS_ qGe:  
gpHI)1i'H  
M_T$\z;,  
7w @.)@5  
四. 问题分析 [uc;M6o}?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j &,vju  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5;>M&qmN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z&s+*& TM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [9z<*@$-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  _"%d9B  
Fu )V2[TY  
五. 问题1:一致性 uTbI\iq  
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?| qO Zc}J0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AcrbR&cvG  
Mq[;:  
struct holder 6[aCjW  
  { ?j ?{} Z  
  // %a8'6^k  
  template < typename T > , j'=sDl  
T &   operator ()( const T & r) const b\U Q6 V  
  { fR5 NiH  
  return (T & )r; s]5wzbFO  
} @K4} cP  
} ; @s/;y VVq  
x\3 ` W  
这样的话assignment也必须相应改动: viD+~j18  
, *e^,|#  
template < typename Left, typename Right > 8BE OE<  
class assignment 0w8Id . ,  
  { <rRm bFH#  
Left l; 15iCJ p  
Right r; 5>KAVtYvc  
public : -g IuL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T oy~\  
template < typename T2 > ItYG9a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /A_</GYs  
} ; 7#MBT-ih  
@`wBe#+\  
同时,holder的operator=也需要改动: q jDW A'  
dI>)4()  
template < typename T > S N?jxQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tl8S|Rg  
  { NvJu)gI%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z|+L>O-8  
} DcSL f4A  
]'~'V2Ey  
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。 ;)0vxcMB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kQ.atr`?e  
EVgn^,  
return l(rhs) = r; NZ{kjAd3c  
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。 L@CN0ezQs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mgG0uV  
=bN[TD  
template < typename Tp > O4 \GL  
class constant_t |rW}s+Kcr  
  { "SLN8x49(  
  const Tp t; M`BD]{tN}  
public : 6x*ImhQ.J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HQt=.#GW  
template < typename T > Fdm7k){A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BxG0vJN|  
  { aNn< NW  
  return t; L.U [eH  
} gWy 2$)  
} ; ~K:#a$!%,  
b[GZ sXD-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &oTSff>p}  
下面就可以修改holder的operator=了 pUwx`"DrR  
MA(\ r  
template < typename T > F =iz\O!6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4)JrOe&k  
  { (LL4V 3)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zclt2?  
} jGR_EE  
0u'2f`p*  
同时也要修改assignment的operator() TQE3/IL  
K+ufcct  
template < typename T2 > iP|h];a+@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G{+sC2  
现在代码看起来就很一致了。 nt "VH5  
% eW>IN]5  
六. 问题2:链式操作 N(t1?R/e,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0x[vB5R  
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。 ;o%r{:lng  
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。 0RtqqNFD  
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。 4K0N$9pd:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >W.Pg`'D  
B964#4& 9  
template < typename T > ecA0z c~  
struct result_1 B wtD!de$  
  { .[= 0(NO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -M%n<,XN0  
} ; Pk~P  
qZKU=HM  
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: t+m$lqm  
],qG!,V  
template < typename T > ^YenS6`F  
struct   ref FK@rZP  
  { j\@s pbE@  
typedef T & reference; iknBc-TLD  
} ; 9Hlu%R  
template < typename T > hd/5*C{s  
struct   ref < T &> qIA!m .GC  
  { ,8+SQo #3  
typedef T & reference; p8Lb*7W  
} ; )"t=sFxaB  
_)2N Fq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wC@4`h\U  
:ozHuHJ#  
template < typename T > A-ir   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const > ^n'  
  { 2NIK0%6  
  return l(t) = r(t); ;oob TW{  
} saU|.\l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 H'?Bx>X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Pa0tf:  
f[%\LHq  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 P0' ;65  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KkJcH U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v SHb\V#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &Vnet7LfU  
最后的布局是: @iC!Q>D  
                Add J>!p^|S{  
              /   \ UupQ* ,dJ  
            Divide   5 )c]GgPH  
            /   \ !*C^gIQGU  
          _1     3 8 l}tYl`|  
似乎一切都解决了?不。 | 2p\M?@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 sl |S9Ix  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o)"}DeV$&  
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: 0)k%nIhj  
4?jhZLBU  
template < typename Right > OaU} 9&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rZ:  
Right & rt) const ?kE2 S6j5  
  { *=^_K`y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'qQ DM_+  
} !Aunwq^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?D57HCd`n  
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。 \m5:~,p=  
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。 yq6!8OkF  
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。 F[RhuNa&'W  
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。 (:Bo'q S  
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? }! zjj\g^  
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: W!XFaA$  
7D9R^\K  
template < class Action > F_YZV)q!W  
class picker : public Action z7HC6{g%X  
  { 0e:KiUr  
public : C:EF(/>+-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~NU~jmT2  
  // all the operator overloaded q_cqjly<  
} ; rd%3eR?V  
d 'x;]#S  
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。 8V=I[UF.1?  
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: c7 wza/r>  
`1M_rG1/+  
template < typename Right > uZ<Bfrc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~g1@-)zYxK  
  { Qbt fKn95  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Axj<e!{D  
} m_\CK5T_  
rUx%2O|qu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =k3QymA  
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。 b cz<t)  
FCqs'  
template < typename T >   struct picker_maker r8^1JJ~\  
  { )TRDM[u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E%H,Hk^  
} ; g6 7*Bs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q.Z0Q  
  { Nm OQ7T  
typedef picker < T > result; w$61+KHK  
} ; 6kIq6rWF9  
t MA  
下面总的结构就有了: ,,fLK1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ELY$ ]^T  
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。 JK,#dA#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d=lZhqY  
至此链式操作完美实现。 ->8n.!F}  
nqiy)ZN#R  
Y*w< ~m  
七. 问题3 ^9cqT2:t  
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。 {Z-5  
tC|5;'m.2  
template < typename T1, typename T2 > M&Ycw XV:Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q'  _  
  { |mMW"(~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tkNuM0  
} wx<5*8zP  
W=F?+Kg L  
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: %,6@Uu#%6  
%pTbJaM\U  
template < typename T1, typename T2 > 4I{|M,+  
struct result_2 Eq'{uV:  
  { gK#a C [  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .z+QyNc:  
} ; )I!l:!Ij*D  
-#)xe W.d  
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? p9l&K/  
这个差事就留给了holder自己。 \%^<Ll  
    K")-P9I6-f  
Jc{zi^)(EN  
template < int Order > 8)R )h/E>  
class holder; z%mM#X  
template <> xA&G91|s  
class holder < 1 > 7p u*/W~  
  { FUq@ dUv  
public : +twBFhS7k  
template < typename T > ?+`Zef.g  
  struct result_1 3z ~zcQ^\  
  { hr]NW>;  
  typedef T & result; mnu7Y([2>  
} ; E37`g}ZS  
template < typename T1, typename T2 > D5AKOM!`  
  struct result_2 ;y"E}h  
  { W&+UF'F2  
  typedef T1 & result; #c?\(qjWA  
} ; tw*qlbFHv  
template < typename T > eZP"M 6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EkXns%][L  
  { (qB$I\  
  return (T & )r; QdDdrR^&  
} 8i X?4qj{P  
template < typename T1, typename T2 > PPE:@!u<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const , JVD ;u  
  { }\l5|Ft[!  
  return (T1 & )r1; QD"V=}'?  
} Q@]#fW\Y  
} ; n %"s_W'E  
,`-6!|:  
template <> ~rn82an@G  
class holder < 2 > )G*H l^Z;4  
  { eJ7A.O  
public : o @&#*3<_e  
template < typename T > /i^b;?/1  
  struct result_1 )5yZSdA  
  { fyQAQZT  
  typedef T & result; =>ph\  
} ; -Frx{3  
template < typename T1, typename T2 > G]q6Ika  
  struct result_2 ~>#=$#V   
  { :Q&8DC#]  
  typedef T2 & result; T(3"bS.,  
} ; $C^94$W  
template < typename T > "p$`CUtI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  D&N5)  
  { Z;??j+`Eo  
  return (T & )r; zL)m!:_  
} ULQ*cW&;?  
template < typename T1, typename T2 > \[Rh\v&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5 QMu=/  
  { Dc BTW+  
  return (T2 & )r2; Y.Gr(]tk  
} ? )0U!)tK  
} ; atW;S99#  
)v ['p  
-Z6ot{%  
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> >。 ^*}L9Ot~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  '+'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u49/LtB\  
roL~r`f`  
return l(i, j) = r(i, j); H#wn3O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ld+}T"Z&M>  
pBmacFP  
  return ( int & )i; 6,s@>8n  
  return ( int & )j; \zgRzO'N  
最后执行i = j; fqvA0"tv  
可见,参数被正确的选择了。 N}\$i&Vi  
3go!P])  
rq2XFSXn  
F(@|p]3*  
p,ZubR J"  
八. 中期总结 l+YpRx/T\  
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: 7nIg3s%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  h}+,]^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w*Kw#m'U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ("H:T?4Qs  
!;fkc0&!  
P1z6 sG G  
!|Vjv}UO  
OL=IUg"  
_|H]X+|  
九. 简化 "kf7??Z  
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。 m,*t}j0 7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8]2S'm xE  
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: #M{}Grg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4S03W  
  +-*/&|^等 1N:eM/a  
2. 返回引用。 d![EnkyL;  
  =,各种复合赋值等 6OIA>%{  
3. 返回固定类型。 7jEAhi!Cq(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z@~8iAgE  
4. 原样返回。 W&Fa8  
  operator, PjRKYa_U  
5. 返回解引用的类型。 3tOnALv  
  operator*(单目) QE-t v00  
6. 返回地址。 l2n>Wce9  
  operator&(单目) CEI#x~Oq  
7. 下表访问返回类型。 0]i#1Si~@  
  operator[] a)`h*P5@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .Jou09+  
  operator<<和operator>> \N/T^,  
PT>,:zY  
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。 R,6?1Z:J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -,zNFC:6g  
!~>u\h  
template < typename Left > :Wb+&|dU  
struct value_return EY> %#0  
  { kiqq_`66  
template < typename T > QN*'MA"M  
  struct result_1 tJ'U<s  
  { PJkEBdM.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nFxogCn   
} ; t%N#Yh!  
%H%>6z x  
template < typename T1, typename T2 > ^H&6'A`  
  struct result_2 ]9b*!n<z  
  { D>LdDhNn,`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k('2K2P  
} ; gzl_  "j  
} ; Z\LW<**b  
(QqKttL:  
=BNmuAY7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #l{qb]n]  
J#'c+\B<2X  
下面我们来剥离functor中的operator() CUY2eQJ{U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %Ix^Xb0  
2/(gf[elX  
return l(t) op r(t) tPFV6n i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;QW)tv.y  
return op l(t) Fvi<5v  
return op l(t1, t2) :c<C;.  
return l(t) op mezP"N=L~  
return l(t1, t2) op qj=12;  
return l(t)[r(t)] C2DNyMu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H-0deJ[>  
cBc6*%ZD  
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: !k%Vw1 8  
单目: return f(l(t), r(t)); hM+nA::w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s )_sLt8?  
双目: return f(l(t)); 9SMM%(3, r  
return f(l(t1, t2)); @I_ A(cr  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]$KH78MTW  
c69B[Vjb  
struct meta_divide kw?RUt0-V  
  { |p3]9H  
template < typename T1, typename T2 > Rp9uUJ 6o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \XmtSfFC  
  { d4A}BTs1  
  return t1 / t2; 6t*=.b,N  
} Q:@Y/4=  
} ; va#~ \%`  
%qN8u Qx  
这个工作可以让宏来做:  EMJio\  
1 5rE|m^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .KK"KO5k  
template < typename T1, typename T2 > \ sveFxI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "T#c#?  
以后可以直接用 h`Y t4-Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3nR|*t;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `(Ei-$ >U&  
(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。。。) 6n;ewl}  
 @(Q4  
&X +@,!  
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 S.M< (  
jZ.+b j >  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + ZGOv,l  
class unary_op : public Rettype NE3G!qxL  
  { sHh2>f@x$  
    Left l; )e]:T4*vo  
public : q;Qpd]H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]Jv Z:'g}  
.L6t3/^  
template < typename T > 7.akp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )M^;6S  
      { #`}g?6VHo  
      return FuncType::execute(l(t)); ${e(#bvGZ  
    } tHhY1[A8m  
6S ]GSS<  
    template < typename T1, typename T2 > [yjC@docH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iY.~N#Q  
      { `M"b L|[R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "eGS~-DVK  
    } r|rV1<d  
} ; cC WOG d  
-hhE`Y  
/sJk[5!z  
同样还可以申明一个binary_op Cg)#B+  
%l3RM*zb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?mgr #UN  
class binary_op : public Rettype kZF\V7k  
  { {TUCa  
    Left l; {`l]RIig  
Right r; ed*=p l3.  
public : =ngu*#?c4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^<sX^V+{  
2ZLK`^S  
template < typename T > x7{,4js  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QR79^A@5  
      { &t p5y}=n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~x>IN1Vci  
    }  0fNWI  
KGK8;Q,O  
    template < typename T1, typename T2 > /A##Yv!biR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HQ2in_'  
      { qWQJ>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xZ4\.K\f]  
    } >+1^XeeS  
} ; c WK@O>  
\U~ggg0h  
1~Pht:,t  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9DPf2`*$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~V5k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ho^1T3  
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。 RAf+%h*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &QCqaJ-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 V 9=y@`;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w&f29#i;b  
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) unjo&  
下面是修改过的unary_op ;x+4jpH]B  
x2|DI)J1'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !.3 MtXr  
class unary_op '90B),c{  
  { /Tv< l  
Left l; oHeo]<Fbv  
  =X+DC&]%!  
public : ?9=yo5M}  
?6uh^Qal  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oqE h_[.  
2LD4f[a;  
template < typename T > ) e;F@o3  
  struct result_1 j-yD;N  
  { MZL~IX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /[{?zS{  
} ; Td8'z'  
t(}&<<1Bz  
template < typename T1, typename T2 > S5bk<8aPP  
  struct result_2 KHF5Nt  
  { <<n8P5pXt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F!aYK2  
} ; ~{+J~5!;<H  
t7)Y@gRy  
template < typename T1, typename T2 > S :(1=@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qJISB7F[%O  
  { ^Ko0zz|R/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .fQDj{  
} TzX>d<x  
QKHmOVh]  
template < typename T > Z\dILt:#z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lzm9ClkfH  
  { QRt(?96  
  return OpClass::execute(lt(t)); }14.u&4  
} ]G|@F :  
"q]v2t  
} ; u45e>F=  
V|b?H6Q  
bM;tQ38*  
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 /dWuHS  
好啦,现在才真正完美了。 j}h50*6KO  
现在在picker里面就可以这么添加了: a&Z|3+ZA  
m=%W<8[V  
template < typename Right > 94K ;=5h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (y(V,kXwa8  
  { JziMjR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !pDS*{)E  
} +cj NA2@  
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。 u&pLF%'EQ  
pRt )B`#  
gvwR16N  
%J+$p\c  
"gK2!N|#  
十. bind YZ*Si3L   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1X#`NUJ?2  
先来分析一下一段例子 q8[Nr3.  
xES+m/?KlZ  
6EPC$*Xp!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} drb_GT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #uey1I@"9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &,KxtlR![  
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。 urtcSq&H'  
我们来写个简单的。 CWC*bkd5a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UbMcXH8=F  
对于函数对象类的版本: xFyMg&  
^z)lEO  
template < typename Func > xnh%nv<v{  
struct functor_trait hXM C!~Th  
  { Ea P#~x  
typedef typename Func::result_type result_type; +S3'ms  
} ; XP{ nf9&  
对于无参数函数的版本: ;gW~+hW^  
{P = {)  
template < typename Ret > ybYSz@7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MTLcLmdO  
  { ef53~x  
typedef Ret result_type; (& ~`!]  
} ; <GoE2a4Va  
对于单参数函数的版本: @br%:Nt  
L^ +0K}eD  
template < typename Ret, typename V1 > 75^-93  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jh g!K.A  
  { A;Zg:  
typedef Ret result_type; JaIj 9KLNX  
} ; %|-Rh^H[JK  
对于双参数函数的版本: ytAhhwN~  
ngdVRJL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v $ pA Rt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V8,$<1Fi;-  
  { pw(`+x]  
typedef Ret result_type; kWoy%?|RRa  
} ; />f`X+d  
等等。。。 ^2=Jv.2{|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mTs[3opg  
^[ id8  
template < typename Func > 4|XE f,  
struct func_return hs/nM"V  
  { 3>S.wyMR4  
template < typename T > -Mv`|odY/  
  struct result_1 x80~j(uVf  
  { N%Lh_2EzqV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k+s<;{  
} ; Mq*Sp UR  
e7hPIG  
template < typename T1, typename T2 > <BO|.(ys  
  struct result_2 ;dB=/U>3U  
  { ~xHr/:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w$& 10  
} ; Kvk;D ]$  
} ; (Ojg~P4;&  
}4bwLO  
tcRK\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y:v0& 9L  
#z5'5|3  
template < typename Func, typename aPicker > {AcKBi b  
class binder_1 *XNvb ^<  
  {  c<4pu  
Func fn; <p<gx*%  
aPicker pk; _$, .NK,6  
public : G=b`w;oL:  
bBDgyFSI <  
template < typename T > u' r ;-|7  
  struct result_1 d<Z`)hI{K  
  { \k g2pF[V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J 0s8vAs  
} ; p*dez!  
3Um\?fj>}(  
template < typename T1, typename T2 > o >W}1_  
  struct result_2 ?j $z[_K  
  { =-vk}O0C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "3\)@  
} ; 'x!q*|zF2  
y2<g96  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b%v1]a[  
Q2Q`g`*O:  
template < typename T > {yfG_J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Wc#?K  
  { "E'OP R  
  return fn(pk(t)); Xbap' /t  
} <rCl  
template < typename T1, typename T2 > YjsaTdZ!&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _@d.wfM  
  { !E$S&zVMQ  
  return fn(pk(t1, t2)); 55yP.@i9J  
} ^@tn+'.  
} ; 5g/WQo\  
xeu] X|,  
3[8'pQ!&  
一目了然不是么? <xc"y|7X  
最后实现bind Y$'fds4P  
6}|/~n  
r3iNfY b  
template < typename Func, typename aPicker > blS*HKw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `;i| %$TU  
  { hz )L+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u2!8'-Ai  
} qOk4qbl[  
wN*e6dOF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N5~g:([k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M g;;o  
R;,&CQUl  
十一. phoenix ^]Gt<_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5M*ZZ+YX  
o^>*aQ!7<D  
for_each(v.begin(), v.end(), }TYCF@  
( SIbQs8h]  
do_ F.T~txQ~u  
[ .Sb|+[{  
  cout << _1 <<   " , " Ebp8})P/~  
] I5 [r-r  
.while_( -- _1), A$^}zP'u0<  
cout << var( " \n " ) G19FSLrtA  
) }3vB_0[r  
); &jg,8  
*h]qh20t  
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: /e\} qq  
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 O9g{XhMv>f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g]d@X_ &D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I.\u2B/?  
\yM[?/<  
fzw6VGTf  
template < typename Cond, typename Actor > b7"pm)6  
class do_while SHh g&~B  
  { A #ZaXu/:X  
Cond cd; $`]<4I9d  
Actor act; @$t Qz  
public : ) Oa"B;\j  
template < typename T > ?(ks=rRK  
  struct result_1 m6g+ B>  
  { |!&,etu  
  typedef int result_type; d~28!E+  
} ; Hm4lR{A  
Tm` QZh3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (VC_vz-  
{Y\hr+A  
template < typename T > ,`H=%#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'jmcS0f -  
  { dJCu`34Y'|  
  do sRY: 7>eg  
    { @ZT25CD  
  act(t); +mAMCM2N  
  } T@k&YJ  
  while (cd(t)); ?#]c{Tlpz  
  return   0 ; >5]Xl*{H)  
} vA+RZ  
} ; `W|2Xi=^5  
!Ng^k>*h  
x)V.^-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \Lh,dZ}d  
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;S%BFMJS  
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。 #JTi]U6`  
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:8^>_  
下面就是产生这个functor的类: ^S, "i V  
#<se0CJB  
\'1%"JWK   
template < typename Actor > pz-`Tp w  
class do_while_actor V ;>{-p  
  { tF`>.=  
Actor act; tT'd]  
public : `&0?e-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wx:_F;  
S,Oy}Nv  
template < typename Cond > )5]z[sE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I,?bZ&@8  
} ; to,=Q8 )0  
:B"'49Q`  
i 0L7`TB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zwq uS9  
最后,是那个do_ 8l)l9;4 6  
b8QW^Z  
E8IWHh_  
class do_while_invoker $\a;?>WA"  
  { 4N#0w]_,>Y  
public : q9Fc0(&Vf  
template < typename Actor > *~fN^{B'!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yv'mV=BMJ!  
  { )rj.WK.  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8t6h^uQ  
} SxQ|1:i%  
} do_; v~@Y_ `l  
_NZ) n)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E$Ge# M@dM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XY%8yII6  
最后来说说怎么处理break和continue 2RM1-j ($  
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。 -'YX2!IU,  
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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