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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E}S)uI,gn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?(Dk{-:T'  
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, O9>& E;`5  
(;^VdiJ  
)M5:aSRz  
q5il9*)d (  
  class filler V!=1 !"}OG  
  { AhOvI {  
public : g%1FTl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rf.w}B;V;  
} ; cE S3<`[K  
" $5J7  
;74hOHDS  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Vw7NLTE}`  
nKn,i$sO/.  
f]F]wg\_f  
{5}UP@h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n,eO6X 4  
Z{/0 P  
sMh3IL9(*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N~H9|CX  
CrHH Ob  
a}l^+  
!@E=\Sm8EV  
二. 战前分析 RH+3x7 l  
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。 7o?6Pv%HJC  
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 fDo )~t*~  
`PI,tmv!  
WZ}c)r*R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "7_6iB&@<  
  /* --------------------------------------------- */ yE3g0@*  
vector < int *> vp( 10 ); mO$]f4}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &E.ckWf  
/* --------------------------------------------- */ #&vP(4p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _iBNy   
/* --------------------------------------------- */ S[!-M\b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lc;4 Hg  
  /* --------------------------------------------- */ mVGQyX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jdxwS  
/* --------------------------------------------- */ B9;dX6c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2[i:bksjW  
cPe0o'`[  
HpI[Af}l  
mq@2zE`.(  
看了之后,我们可以思考一些问题: @D%H-X  
1._1, _2是什么? < \]o#w*:  
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。 e=KA|"v xh  
2._1 = 1是在做什么? <TmMUA)`}  
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。 3P C'P2  
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。 H:x=v4NgsU  
b!VaEK  
9j458Yd4*  
三. 动工 tiJY$YqA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >jU.R;H5  
.L'>1H]B  
ks=j v:  
_ 1[5~Pnh  
template < typename T > nunTTE,iq%  
class assignment X&sXss<fO%  
  { h%MjVuLn  
T value; " SkTVqm  
public : ?.#?h>MS{s  
assignment( const T & v) : value(v) {} M{$EJS\d=  
template < typename T2 > d *ch.((-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YUdCrb9F  
} ; 8:c[_3w  
_+%RbJ~H  
VYj hU?I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *"#62U6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FCxLL"))  
9:N@+;|T  
HgJ:Rf]  
+VSJve |  
  class holder \v bU| a  
  { *9((X,v@/  
public : ej dYh $  
template < typename T >  }6SfI;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VH1PC  
  { B '\^[  
  return assignment < T > (t); 5I9~OJ>  
} _gZ8UZ)  
} ; HIP6L,$  
KWIH5* AM  
n@[&SgZq  
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: <oG+=h  
] fz0E:x  
  static holder _1; iK{ a9pt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 86!"b  
7(B|NYq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rnWU[U8%  
而不用手动写一个函数对象。 "HTp1  
t_1a.Jv  
k@nx+fO}P  
T-x1jC!B'  
四. 问题分析 sev^  
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。 BG!;9Z{u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7r,'a{Rcn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F/z$jj)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cRBdIDIc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]O2ku^yM  
NQzpgf|h  
五. 问题1:一致性 v2R41*z,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |5|^[v   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L|4kv  
!HyPe"`oL  
struct holder a-\\A[E  
  { qa 'YZE`  
  // ?eD,\G  
  template < typename T > e R"XXF0u  
T &   operator ()( const T & r) const K 2PV^Y  
  { FT'_{e!M  
  return (T & )r; 6v7H?4  
} S'~Zlv 3`  
} ; :Z|lGH =  
|&vQ1o|}  
这样的话assignment也必须相应改动: | _/D-m*  
[V'3/#Z  
template < typename Left, typename Right > tpw0j CVu  
class assignment &>kklP  
  { a86m?)-c  
Left l; FtbqZN[  
Right r; csZIBi  
public : j.O7-t%C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  hM   
template < typename T2 > 5m2(7FC%su  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZC+F*:$  
} ; g7!P|  
1{\{'EP{  
同时,holder的operator=也需要改动: 1.WdxMpW9  
c$aTl9e  
template < typename T > z^=.05jB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OH~X~n-Z  
  { Oq~>P!=   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &Npv~Iy  
} yIC.Jm D*  
#q.Q tDz  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gbNPD*7g9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BEM_y:#  
p-n_ ">7  
return l(rhs) = r; M,1Yce%+}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ])paU8u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Iw(2D(se  
[oN}zZP]  
template < typename Tp > {?*3Ou  
class constant_t LQ4GQ qS*  
  { ]UyIp`nV;  
  const Tp t; Qo+_:N  
public : pjr,X+6o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %jEdgD%xV  
template < typename T > }5dYmny  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QW :-q(s  
  { ^L}fj$  
  return t; O)C y4[  
} <]I[|4J 7  
} ; -Si'[5@  
UKyOkuY:w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rQT@:$ )  
下面就可以修改holder的operator=了 <-uE pF  
v|acKux=t  
template < typename T > C$`z23E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4~-"k{Xt  
  { b}'XDw   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Qj(q)!Ku  
} "'p;Udt/Qm  
oj*5m+:>a  
同时也要修改assignment的operator() *k'D%}N:  
<%klrQya  
template < typename T2 > NikY0=i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !f\,xa|M  
现在代码看起来就很一致了。 %Y8#I3jVJ  
y05(/NH>  
六. 问题2:链式操作 pUby0)}t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hKv3;jcd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 h,B ]5Of  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `btw*{.[  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vH_QSx;C#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zt{?Nt b  
_U)BOE0o  
template < typename T > d K|6p_  
struct result_1 !J ")TP=  
  { *44^M{ti<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l]R O'  
} ; 01Bs7@"+  
q:N"mp<%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: u )+;(Vd  
>-rDBk ;K  
template < typename T > 8v)pPJr  
struct   ref v,w/g|  
  { Ho[Kxe[c  
typedef T & reference; +^$FA4<~  
} ; @$'k1f(u>  
template < typename T > w J FEua  
struct   ref < T &> QCkPua9  
  { [?u iM^&  
typedef T & reference; , Zs:e.  
} ; GKdQ  
vy W/f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1zNH[   
9ui_/[K  
template < typename T > M B|+F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nTO,d$!Kp  
  { 4$9WJ ~V{  
  return l(t) = r(t); v!(B S,  
} xZAc~~9tD  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L?!*HS7 m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Fy^*@&  
O o9 ePw7  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /CX_@%m}e=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HRO :U%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vfAR^*7e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Arh0m. w  
最后的布局是: ],ioY*4G  
                Add HHa XK  
              /   \ 1(0LX^%  
            Divide   5 TJ9JIxnS  
            /   \ M@@l>"g@  
          _1     3 X%Jq9_  
似乎一切都解决了?不。 tqyR~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Zh.5\&bm  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6W&huIQ[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nQ>?{"  
`hYj0:*)S$  
template < typename Right > T7vilfO5G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u50 o1^<X  
Right & rt) const " O1\]"j  
  { 27q 9zi!Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R}lS@w1  
} lN$#lyy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Dd8*1,  
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。 $p@V1"x  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dc UaZfON  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Wkw.z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 \C;cs&\Q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ]5W|^%  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +[C(hhk("  
2lNZwV7  
template < class Action > rn3GBWC_C  
class picker : public Action [5Zs%!Z;8N  
  { 0<"4W:  
public : ``?] 13XjK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3u+A/  
  // all the operator overloaded `tKrTq>  
} ; @R% n &  
vd`;(4i#X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Htd-E^/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `l+{jrRb<  
@-y.Y}k#$~  
template < typename Right > k2{*WF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5tUp[/]pl  
  { h^ wu8E   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >jxo,xz  
} |r2 U4 ^  
 ! K:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e= $p(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %5<uQc9  
AA[(rw  
template < typename T >   struct picker_maker gZbC[L  
  { apsR26\^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G3O`r8oZcJ  
} ; LbX>@2(&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R7%' v Zk  
  { %Wy$m?gD  
typedef picker < T > result; Cx(|ZD^  
} ; " %$jl0i_c  
)/VhkSXbG!  
下面总的结构就有了: 67Z@Hg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :u$nH9kwv  
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。 n/$1&x1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k=D_9_  
至此链式操作完美实现。 <1i:Z*l.  
r(=  
nn'a` N  
七. 问题3 !,8jB(  
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。 }pk)\^/w/  
[-}LEH1[p  
template < typename T1, typename T2 > ' lt5|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XV)<Oavs  
  { jI})\5<R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WE;QEA/  
} MDkcG"O  
#O3Y#2lI  
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: 9eOP:/'}w  
.W4P/P w'  
template < typename T1, typename T2 > tf?syk+jB7  
struct result_2 N.r8dC  
  { \*] l'>x1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FvX<(8'#a  
} ; HLMcOuj  
ko-|hBNv  
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? Mf'T\^-!  
这个差事就留给了holder自己。 uL!QeY>k\  
    @~t^zI1  
1Pya\To,m  
template < int Order > $7k"?M_  
class holder; -!_f-Nny  
template <> qfJi[8".  
class holder < 1 > ./SDZ:5/  
  { xi5G?r  
public : PeD>mCvL"  
template < typename T > ]B8`b  
  struct result_1 lG[@s 'j  
  { =j,2  
  typedef T & result; S$O+p&!X  
} ; l|WdJn o  
template < typename T1, typename T2 > m/ D ~D~  
  struct result_2 Ltv!;^Q5  
  { 3y#0Lb-y  
  typedef T1 & result; Y~ku?/"6T  
} ; e:W]B)0/e  
template < typename T > `^3N|76Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '0\,waEu  
  { Uk@du7P1k  
  return (T & )r; ky2n%<0]  
} 'mwgHo<u  
template < typename T1, typename T2 > Q,pnh!.-c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "==fWf  
  { =rL%P~0wq  
  return (T1 & )r1; W4MU^``   
} 8PKUg "p  
} ; 1Ce7\A  
D\13fjjHlu  
template <> V\1pn7~V  
class holder < 2 > dnEIR5%+.  
  { =@e3I)D#?i  
public : qr$h51C&  
template < typename T > Sj=x.Tr\  
  struct result_1 g|STegg  
  { SSr#MIS?  
  typedef T & result; &A/k{(.XP  
} ; 4F[4H\>'  
template < typename T1, typename T2 > 7'IcgTWDZy  
  struct result_2 =()Vrk|uK  
  { V{A_\  
  typedef T2 & result; E`0mn7.t  
} ; gc<w nm|  
template < typename T > B3AWJ1o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /RG>n  
  { k7L-J  
  return (T & )r; y$Nqw9  
} +8xC%eE  
template < typename T1, typename T2 > != uaB.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jy^.L$bt  
  { .ei5+?V<i  
  return (T2 & )r2; _%R]TlL  
} { l0[`"EF  
} ; :P'M|U  
1hTE^\W  
1]&FB{l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +,g3Xqs}X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Zk:Kux[7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OrC}WMhd  
*JD-|m K  
return l(i, j) = r(i, j); If>bE!_BO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )44c[Z  
@PL.7FM<v  
  return ( int & )i; M)qb6aD0  
  return ( int & )j; l('@~-Zy  
最后执行i = j; mz>GbImVD~  
可见,参数被正确的选择了。 'w$jVX/  
FF5|qCV/z  
IGnP#@`5]  
5eLm  
SSQB1c  
八. 中期总结 V|3^H^\5P  
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: ,=IGqw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Tr@|QNu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wU}%]FqtZ=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &7J-m4BI  
%&iodo,EP'  
S+ 3l X7  
u7/]Go44  
:pH3M[7  
]t"X~  
九. 简化 v ^R:XdH  
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。 "@^^niSFl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ga]\~31NE  
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: f2LiCe.?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 koojF|H>  
  +-*/&|^等 +RBX2$kB  
2. 返回引用。 A8X3|<n=  
  =,各种复合赋值等 \\ZCi`O  
3. 返回固定类型。 ]N;\AXZ7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gyz_$T@x  
4. 原样返回。 X,A]<$ACu%  
  operator, %,UTFuM`  
5. 返回解引用的类型。 j 06 mky  
  operator*(单目) V(5*Dn84  
6. 返回地址。 }?)U`zF)7}  
  operator&(单目) p]eVby"  
7. 下表访问返回类型。 @|PUet_pb  
  operator[] T -p~8=I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JHXtKgFX  
  operator<<和operator>> Gk']Ma2J}  
ucYweXsO3  
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。 5 W!#,jz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: & [z<p  
WYN0,rv1:+  
template < typename Left > iLt2L;v>h  
struct value_return j  Gp&P  
  { 8n,/hY>w  
template < typename T > 5wa'SexqE  
  struct result_1 $ ~Ks !8'P  
  { 5X73@Aj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3}}8ukq  
} ; 6_L<&RmLg  
^WkqRs  
template < typename T1, typename T2 > tc0(G~.N  
  struct result_2 $@HW|Y  
  { g#q7~#9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UOpSH{N  
} ; ^o87qr0g]  
} ; 8#nAs\^  
#62*'.B4  
Cq -URih  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RT. %\)))  
Alk+MwjR  
下面我们来剥离functor中的operator() `t"7[Zk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f>iDq C4  
cE^Ljk  
return l(t) op r(t) L0)w~F ?m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %Jji<M]  
return op l(t) J9/EJ'My  
return op l(t1, t2) Urz9S3#\  
return l(t) op < V*/1{  
return l(t1, t2) op Y?6}r;<  
return l(t)[r(t)] .lAPlJOO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;efF]")  
xpJ=yxO  
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: m al?3*x/  
单目: return f(l(t), r(t)); H]}mg='kI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mX%T"_^  
双目: return f(l(t)); pr[V*C/  
return f(l(t1, t2)); JM7FVB  
下面就是f的实现,以operator/为例 QM'|k6  
\fsNI T/  
struct meta_divide rvacCwI  
  { P(UY}oU  
template < typename T1, typename T2 > +G6 Ge;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0a2#36;_IK  
  { j 8)*'T  
  return t1 / t2; ,e^~(ITaq  
}  Q@!XVQx4  
} ; dT{GB!jz  
1k]L,CX  
这个工作可以让宏来做: ~d3|zlh  
cw,|,uXq 6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]K'OH&  
template < typename T1, typename T2 > \ 0RjFa;j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o!lKP>  
以后可以直接用 AyNpY_B0c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6!HYx  
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 -,+~W#n  
(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。。。) }5;/!P_A  
&;bey4_J  
,9M2'6=  
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 :Q,~Nw>  
CTe!jMZ=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }qJ`nN8  
class unary_op : public Rettype /BN=Kl]  
  { }G "EdhSl  
    Left l; 5IA3\G}+  
public : Nt;1&dwUb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (f2r4Io|}  
_F(Np\%_  
template < typename T > ^ E_chx-e}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gC F9XKW  
      { u_}UU 2  
      return FuncType::execute(l(t)); K^",LCJA  
    } 53$;ZO3  
N,Js8Z"  
    template < typename T1, typename T2 > G?,"AA;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !*3]PZ25a(  
      { H|$ *HQm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GO.7IL{ {  
    } oWx^_wQ-=  
} ; Av0(zA2  
Rt7l`|g a+  
(Y*9 [hm  
同样还可以申明一个binary_op -Mf-8zw8G  
^oYRB EIJH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6XHM`S  
class binary_op : public Rettype 0Y'ow=8M  
  { `t\\O  
    Left l; AiL80W^=d)  
Right r; iJeo d fC  
public : s)?GscPG!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N{}8Zh4op  
(J?_~(,`"  
template < typename T > U%0|LQk5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xy./1`X  
      { i&p6UU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !xBJJ/K+|  
    } Y78DYbU.  
j;qV+Rq]t  
    template < typename T1, typename T2 >  7PuYrJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $=X>5B  
      { Dc* H:x;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b@Dt]6_ UL  
    } cml~Oepf  
} ; k'*vG6!  
ri-D#F)}  
*VH Wvj  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 A^$xE6t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >JA>np  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ujl ?!  
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。 9KB}?~Nx4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $=ESY>MO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^O =G%de  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cs _  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M6 8foeeN  
下面是修改过的unary_op 7<=p*  
`Kn+d~S4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2.=G  
class unary_op >$yA ,N  
  { cW_l|  
Left l; q!+:zZu  
  ]NtBP  
public : 'r(g5H1}gi  
..k8HFz>"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kv:Rvo  
+sTPTCLE  
template < typename T > = y(*?TZH  
  struct result_1 H+5+;`;  
  { Q1{9>NI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FA\U4l-  
} ; SkC.A ?  
b#"&]s-  
template < typename T1, typename T2 > S>p0{:zM  
  struct result_2 v,8Q9<=O  
  { AC 2kG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I}f7|hYX  
} ; )pe17T1|  
LE)$_i8gX  
template < typename T1, typename T2 > @Kn@j D;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yTn<5T[H  
  { ^16zZ*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R#.H&#  
} e2K9CE.O  
&cd>.&1<2  
template < typename T > y"ss<`Cn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Ijs V5a  
  { G,c2?^#n  
  return OpClass::execute(lt(t)); R/Z7}QW  
} -j2y#aP  
Ml;` *;  
} ; ?=^\kXc[  
q9PjQ%  
l!KPgRw  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug kj.9\  
好啦,现在才真正完美了。 ?FUK_]  
现在在picker里面就可以这么添加了: +]z Rn  
#D%6b  
template < typename Right > Qca3{|r`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "nb.!OG~(  
  { ~R~.D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~)`\ j  
} @$j u Qm  
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。 ].5q,A]  
F|R7hqf  
<2]D3,.g.  
_ WPt zL  
$uJc/  
十. bind $duT'G, -  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .Pte}pM"v  
先来分析一下一段例子 6w(r}yO]  
kM1N4N7  
Cz$q"U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lfdg5D5.P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ij~-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S0gxVd(  
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。 h^qZi@L  
我们来写个简单的。 F u^j- Io  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b62B|0i  
对于函数对象类的版本: q,%Fvcmx+e  
/3tErc'  
template < typename Func > Iu~<Y(8^q#  
struct functor_trait 5o>*a>27,A  
  { vF pKkS343  
typedef typename Func::result_type result_type; 7jQVm{{.  
} ; #qR6TM&;  
对于无参数函数的版本: 5XzsqeG|  
A+frKoi  
template < typename Ret > ZZHzC+O#^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Iz'Et'w8!  
  { ,6pGKCUU:y  
typedef Ret result_type; [^bq?w  
} ; }p)Hw2  
对于单参数函数的版本: >SL mlK  
p >ua{}!L  
template < typename Ret, typename V1 > -*~ @?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vfvp#  
  { J7- vB",U  
typedef Ret result_type; Lccy~2v>  
} ; *RVCz|0%w  
对于双参数函数的版本: 5G gH6   
]4V1]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,b IJW]h0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3A[<LnKR^E  
  { N{&Lo}6F  
typedef Ret result_type; x4g/ok  
} ; Ovj^ 7r:<s  
等等。。。 [hpkE lE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =<m!% /I  
QxxPImubB  
template < typename Func > ?6nB=B)/  
struct func_return yzT1Zg_ER  
  { 2kDv (".  
template < typename T > -K(d]-yv  
  struct result_1 H_t0$x(\  
  { vr{|ubG]d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $w <R".4  
} ; QRrAyRf[  
%8%|6^,  
template < typename T1, typename T2 > %#~wFW|]x  
  struct result_2 CDXN%~0h  
  { p~=z)7% e'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ov H'_'  
} ; s]0 J'UN  
} ; mCk_c  
_G@Z n[v  
8 l)K3;q_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JhwHsx/  
V_D wHq2  
template < typename Func, typename aPicker > DTM(SN8R+n  
class binder_1 Lk@+iHf  
  { frW\!r{LT  
Func fn; M*D_p n&  
aPicker pk; Tp{ jR<  
public : 1#7|au%:)  
|4P8N{ L>O  
template < typename T > rl~Rbi  
  struct result_1 +r//8&  
  { 67&Q<`V1*q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DNqV]N_W  
} ; )V>zXy}Y  
~n) |  
template < typename T1, typename T2 > GD d'{qE6  
  struct result_2 |6DJ5VFzD  
  { , %8)I("  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?wv3HN  
} ; Vn:v{-i  
\9tJ/~   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =T26vu   
tjB)-=j[  
template < typename T > dY0W=,X$7T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]3,  
  { DO-M0L  
  return fn(pk(t)); a73VDQr I  
} .m8l\h^3  
template < typename T1, typename T2 > KnA BFH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @NL<v-t  
  { 2)\MxvfOh  
  return fn(pk(t1, t2)); { pQJ.QI  
} Qt{V&Z7  
} ; `AvK8Wh<+  
5 -|7I7(G$  
nvLdgu4P>  
一目了然不是么? <pa-C2Ky  
最后实现bind IA Ma  
2Q]W  
`$FX%p  
template < typename Func, typename aPicker > eFS$;3FP1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @M-Q|  
  { K0C"s 'q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k}E_1_S(  
} 0F![<5X  
qNHI$r'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l<4P">M!.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N}NKQ]=  
a?GXVQ  
十一. phoenix &Z!y>k%6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yih|6sd$F  
2Og5e  
for_each(v.begin(), v.end(), cT@| $A  
( iHc(e(CB<  
do_ x\~ <8o  
[ QJVB:>A  
  cout << _1 <<   " , " .=<s@Sg,t  
] d*04[5`  
.while_( -- _1), $|&<cenMT  
cout << var( " \n " ) O/ItN5B ;  
) "s]  
); XRQ1Uh6  
[_3&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "fhQ{b$i  
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 YIZu{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <A|z   
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6LCR ;~ ]  
<8? F\x@  
!s/qqq:g  
template < typename Cond, typename Actor > Qnt }:M+  
class do_while Nl,iz_2]  
  { +$VDV4l  
Cond cd; u {\>iQ   
Actor act; W)D?8*  
public : B<-("P(q  
template < typename T > )eZ}Kt+  
  struct result_1 _w %:PnO  
  { ??P\v0E  
  typedef int result_type; 0m.`$nlV-  
} ; <*^|Aj|#  
;r6YIS4@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;~$Q;m 1  
"x$L 2>9  
template < typename T > M[O22wFs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fJ _MuAv  
  { R<Mp$K^b  
  do cmU0=js.  
    { BQ[R)o  
  act(t); `W_&^>yl  
  } 9ei'oZ  
  while (cd(t)); \h s7>5O^K  
  return   0 ; -}sMOy`  
} XY9%aT*  
} ; |&-*&)iD|w  
eY?OUS  
ZBx,'ph}4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F 2zUz[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X6$Cd]MN  
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。 HOH5_E>d  
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。 Lk$Mfm5"M  
下面就是产生这个functor的类: KQ6][2-  
et/l7+/'  
A['(@Bz#7~  
template < typename Actor > TC'SDDX  
class do_while_actor -$=RQH$9  
  { aQY.96yo  
Actor act; _dAn/rj   
public : L8'4d'N+ >  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "%dENK  
@gf <%>  
template < typename Cond > Gl3g.`X{$@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0LzS #J+  
} ; $RF.LVc  
^qBm%R(  
@cxM#N8e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O0BDUpH  
最后,是那个do_ -Q Mwtr#q}  
G)b:UJa"  
+8 \?7,FY  
class do_while_invoker EW4a@  
  { IUh9skW5  
public : ^2%)Nq;O  
template < typename Actor > 9{S$%D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }uaFmXy3  
  { e?07o!7[;  
  return do_while_actor < Actor > (act); .`J*l=u$  
} 5\}Y=Pa  
} do_; %RF$Y=c'C  
wouk~>Jft  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \SwqBw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YKayaI\*  
最后来说说怎么处理break和continue ?*kB>U9e  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Er$&}9G+-  
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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