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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d%epM5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ) jvI Nb  
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, e5n]@mu%  
<m VFC  
3 v.8  
1sonDBd0@;  
  class filler n00J21  
  { _<Ij)#Rq7  
public : >D}|'.&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (c^ {T)  
} ; ;BT7pyu%[  
k.o8!aCm  
dC-~=}HR^  
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: KRcB_(  
',t*:GBZCf  
ZZTf/s*  
y@1QVt04  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .y3E @0a  
3;> z %{  
0chpC)#Q3;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l}/&6hI+d  
HpfZgkC+  
H)"]I3  
yg* #~,  
二. 战前分析 W83PMiN"T-  
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。 \b8#xT}  
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 V@b7$z  
H^@Hco>|  
A|:+c*7]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RjPkH$u'Pj  
  /* --------------------------------------------- */ o9]32l  
vector < int *> vp( 10 ); rBi<Yy$z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r `n|fD.  
/* --------------------------------------------- */ x;E/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0R[fH  
/* --------------------------------------------- */ m{X{h4t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S<cz2FlV  
  /* --------------------------------------------- */ 0j6b5<Gpc*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L%Rw]=v}v  
/* --------------------------------------------- */ c ^.^5@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1r}i[5  
 ^RT_Lky  
dh [kx  
l5&5VC)  
看了之后,我们可以思考一些问题: ' -Cx-=  
1._1, _2是什么? &ZkJ,-  
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。 lX"m |W  
2._1 = 1是在做什么? 2y!aXk\#C  
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。 ^v cnDi  
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。 GA[D@Wy  
UI U:^g0  
/HhA2 (g%  
三. 动工 fKqr$59>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bPP@  
ipp`99  
X{, mj"(w  
ex1!7A!}g  
template < typename T > N|2d9E  
class assignment &oB*gGRw=7  
  { xR&:]M[Vg  
T value; 26nwUNak  
public : N0kCdJv  
assignment( const T & v) : value(v) {} )j~{P  
template < typename T2 > W)/f5[L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8~R.iqLoX  
} ;  p#]9^oA  
<3@nv%  
!-470J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F1-"yX1B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7z1@XO<D  
LmqSxHs0Q  
'h'pM#D  
Tgtym"=xd  
  class holder DzE^FY  
  { Y<VX.S2kf  
public : 0|tyKP|J  
template < typename T > eZ]r"_?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]1d)jWG  
  { _BJ:GDz>  
  return assignment < T > (t); A>upT'  
} d$bO.t5CLh  
} ; P![ZO6`:W'  
gL&w:_  
Tc||96%2^  
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: V61oK  
.[]S!@+%  
  static holder _1; lqL5V"2Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  ArAe=m!u  
@YH>|{S&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4_j_!QH87  
而不用手动写一个函数对象。 [#Gu?L_W  
@#t<!-8d  
qg`ae  
Zn r4^i&(  
四. 问题分析 $poIWJMc  
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。 gAsmPI.K  
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。 zx=eqN@!@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F)Q[ cai  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !]g[u3O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XdV>6<gf{  
3I( n];  
五. 问题1:一致性 EHn!ZrQgh  
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?| :6t73\O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h;+O96V4.  
L v/}&'\(  
struct holder u;rmqo1  
  { 5~DKx7P!Z  
  // L3wj vq^  
  template < typename T > KNQj U-A  
T &   operator ()( const T & r) const 27c0wzq  
  { exiu;\+j  
  return (T & )r; SUMfebW5  
} ;r"r1'a+@  
} ; %gFIu.c  
((`{-y\K  
这样的话assignment也必须相应改动: e#h&Xa  
 gvo98Id  
template < typename Left, typename Right > z,m3U(  
class assignment ,z#D[5  
  { C}xfo}i  
Left l; UF5_be,D  
Right r; 5p!{#r6m  
public : r5hkxk'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DeF`#a0E  
template < typename T2 > Mpw]dYM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WK*tXc_[b  
} ; ;ZI8vF b  
,#, K_oz  
同时,holder的operator=也需要改动: 5cQ]vb  
jmv=rl>E*  
template < typename T > 4+ d(d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @aUNyyVP  
  { F1$XUos9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k}<H  
} l }^ziY!  
~?b1x+soV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,.*D f)+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yY UAH-  
fmv:vs /9  
return l(rhs) = r; ]$ s)6)kW  
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。 V*te8HIe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )#\3c,<Y  
Z.@n7G  
template < typename Tp > Hi K+}?I  
class constant_t 2oahQ: }B  
  { Gd\/n*j  
  const Tp t; fuA] y4A  
public : MYara;k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `{Oqb  
template < typename T > Wq}6RdY$ZA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !*&5O~dfN  
  { {4 vWSb  
  return t; [olSgq!3  
} CXoiA"P  
} ; WQVU 82b*  
l 7dm@S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3 I%N4K4  
下面就可以修改holder的operator=了 l{8O'4;  
g]z k`R5  
template < typename T > B!quj!A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lW#2ox  
  { X!z-J>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~1*37w~  
} |*zgX]-+;  
r]\[G6mE%  
同时也要修改assignment的operator() ) aMiT  
Fng  
template < typename T2 > -WyB2$!(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N@<-R<s^  
现在代码看起来就很一致了。 ;2g.X(Ra  
sXPva@8_  
六. 问题2:链式操作 >ZPu$=[W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [Nm?qY  
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。 4x+[?fw  
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。 Q/Z>w+zh#  
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。 [vb#W!M&|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &${| o@  
o?M;f\Fy  
template < typename T > ; t9_*)[  
struct result_1 Y}.f&rLe  
  { \oxf_4X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AdDR<IW  
} ; 5 8;OTDR!  
CfrO1iF  
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: & }j;SK5  
h0~<(3zC  
template < typename T > 5W fZd  
struct   ref CL5^>. }  
  { 4PS|  
typedef T & reference; p</t##]3ks  
} ; 8kU(>' ^_:  
template < typename T > q*4@d)_&  
struct   ref < T &> 'Tqusr>lPY  
  {  n9&fH  
typedef T & reference; [=cbzmX[  
} ; ti1R6oSn  
67T.qX2I$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: };9/J3]m  
k??CXW  
template < typename T > y[jp)&N`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1l^[%0  
  { t6 -fG/Kc  
  return l(t) = r(t); SufM ~9Ll  
} _[&.`jTFn  
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。 G){+.X4g3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9CwtBil<#g  
M{)eA<6  
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 A\7sP =  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _f>)G3p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .@;5"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TZ n2,N  
最后的布局是: 751Q i  
                Add UL~~J[1r  
              /   \ HXdo:#xEO  
            Divide   5 /u]#dX5  
            /   \ =$^}"}$  
          _1     3 M54czo=l  
似乎一切都解决了?不。 ~LF 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。 Fpn'0&~-fi  
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。 J]S6%omp>  
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: oLlfqV,|L\  
]1GyEr:  
template < typename Right > 9$[MM*r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xo ^|d3  
Right & rt) const {s6#h#U  
  { rWO#h{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gV:0&g\v  
} x=W s)&H_Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <]oPr1  
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。 4V]xVma  
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。 5?(dI9A"K  
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。 <H<Aba9\  
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。 WyQ8}]1b  
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? ,_7m<(/f  
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: X>yE<ni  
TOP,]N/F H  
template < class Action > dR,a0+!  
class picker : public Action K!>3`[:I"  
  { }7fzEo`g  
public : b/#<::D `  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ib]<;t  
  // all the operator overloaded rfgsas{F  
} ; i6;rh-M?.  
/K+;HAUTn  
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。 XCn;<$3w  
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: Zcc7 7dRA  
Ew{N 2  
template < typename Right > trLxg H_Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }VH2G94Ll  
  { w+\RSqz/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R[vX+d!7  
} X^m @*,[s  
#^-'q`)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~xPetkl@  
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。 Qd ?S~3XT  
f R2,NKM@  
template < typename T >   struct picker_maker oc-o>H  
  { j~;y~Cx?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l<"B[  
} ; G[zysxd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mkBQ TQGT  
  { .rDao]K  
typedef picker < T > result; 8|hi2Qeu,c  
} ; "4*QA0As  
&s\,+d0  
下面总的结构就有了: ^b.fci{1m  
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。 <X97W\  
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。 +@@( C9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5':j=KQE_  
至此链式操作完美实现。 h=NXU9n%'  
4dSAGLpp  
6,R<8a;Wn  
七. 问题3 >Ij# +=  
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。 l,b_' m@  
qX[C%  
template < typename T1, typename T2 > +$^ [ r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [R~@#I P!  
  { M&/e*Ta5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hNp.%XnnZ  
} IeIv k55  
lrMkp@ f.  
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: `soQp2h-  
*Hh*!ePp  
template < typename T1, typename T2 > yW"}%) d  
struct result_2 _B}QS"A  
  { oJ=u pnBn-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; diw5h};W  
} ;  GL&rT&  
p1ER<_fp  
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? o3OJI_ v &  
这个差事就留给了holder自己。 "KY]2v.  
    bG)6p05Oa  
<(~geN  
template < int Order > bXHtw} n  
class holder; :{xu_"nYr  
template <> 1<M~ #  
class holder < 1 > 6HVGqx  
  { z7*mT}Q  
public : \]L h a  
template < typename T > f5nAD  
  struct result_1 &v r0{]V^  
  { rN {5^+w  
  typedef T & result; `zcpaE.@  
} ; :\1vy5 _  
template < typename T1, typename T2 > W5 RZsS]  
  struct result_2 -dUXd<=ue  
  { }-WuHh#  
  typedef T1 & result; wmX *n'l  
} ; Pv8AWQQJ  
template < typename T > 3\P/4GK)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~^eC?F(  
  { fhQ N;7  
  return (T & )r; -]MZP:s  
} O<0-`=W,a  
template < typename T1, typename T2 > 8O^z{Yh7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }GGH:v  
  { r*ry8QA  
  return (T1 & )r1; OgyHX>}bH  
} D_I_=0qNd  
} ; ?kc,}/4  
A^ry|4`3(  
template <> VDv>I 2%  
class holder < 2 > m] IN-'  
  { xx%*85<  
public : 'p'nAB''!  
template < typename T > S3 /Z]?o  
  struct result_1 EPeV1$  
  { }Ot2; T  
  typedef T & result; 54&&=NVs|  
} ; RYX=;n  
template < typename T1, typename T2 > <$'FTv  
  struct result_2 0OVxx>p/x  
  { 7:S)J~s*O  
  typedef T2 & result; _d3/="=  
} ; n11eJEtm  
template < typename T > 9uY$@7qH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const > bSQ}kXe  
  { X57\sggK  
  return (T & )r; " 1$hfs  
} p \,PY  
template < typename T1, typename T2 > S 5nri(m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2ISnWzq;  
  { N%QVkuCbM  
  return (T2 & )r2; l'(7p`?  
} 6imQjtI  
} ; |Ns[{/  
Y !nE65  
p< jM%fbZk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }o#6g|"\sY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ucC'SS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^<'=]?xr  
'${xZrzmt  
return l(i, j) = r(i, j); l8ZzKb-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k:kx=K5=4  
/=ro$@  
  return ( int & )i; ZZ{:f+=?$  
  return ( int & )j; #a"gW,/K  
最后执行i = j; m]:|j[!*M  
可见,参数被正确的选择了。 wloQk(T<W  
cYp]zn+6  
*4F6U  
a-7T   
C e1^S[  
八. 中期总结 ]l4# KI@  
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: ^iaG>rvA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?Dk&5d^d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MHkTN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OfGMeN6  
W-+~r  
Qyoly"b@  
n$}Cj}eju  
d@-bt s&3  
E)w^odwMU  
九. 简化 Mm+kG'Z!S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9My |G)M6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \d#|n u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B'Ll\<mq@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c>%+y+b{  
  +-*/&|^等 4=E9$.3a  
2. 返回引用。 Bdd>r# ]  
  =,各种复合赋值等 L^zF@n^5A  
3. 返回固定类型。 %;|^*?!J0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IirXF?&t  
4. 原样返回。 A\7qPfpG  
  operator, Spossp`|  
5. 返回解引用的类型。 OZ6g u$ n*  
  operator*(单目) syYe0~  
6. 返回地址。 <k0$3&D  
  operator&(单目) s<t*g]0`/  
7. 下表访问返回类型。 9$pQ|e0tJ  
  operator[] 2.zx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 prx)Cfv  
  operator<<和operator>> J`*!U4  
E6  2{sA^  
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。 .6m%/-whS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @3hA\3ot^  
nmn 8Y V1  
template < typename Left > W9ZfD~(3-  
struct value_return hqA6%Y^k  
  { %\5d?;   
template < typename T > V9tG2m Lf>  
  struct result_1 '<.@a"DnJ  
  { Qb}1tn)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B=mk@gX,G  
} ; %4/>7 aB]Y  
%B&y^mZv*\  
template < typename T1, typename T2 > j~d<n_   
  struct result_2 A3VXh^y+  
  { +O 2H":$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tp-PE?  
} ; y Q_lJIX  
} ; #@QZ  
^Gc#D:zU  
hP1H/=~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N<lO!x1[H*  
VfK8')IXk  
下面我们来剥离functor中的operator() #Ont1>T,G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WQ(*A $  
A.@S>H'P  
return l(t) op r(t)  Hy _ (  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =BN_Kvza^6  
return op l(t) &&/2oP+z  
return op l(t1, t2) .""?k[f5Q  
return l(t) op 3]=j!_yJf  
return l(t1, t2) op |;XkU`G  
return l(t)[r(t)] vN`2KCl~3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Cpm&w?6  
<6_RWtU  
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: \>b :  
单目: return f(l(t), r(t)); j:)"s_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?U\@?@  
双目: return f(l(t)); W$g<nhLK  
return f(l(t1, t2)); K\w:'%>-  
下面就是f的实现,以operator/为例 zJhG`iWFw  
^W&qTSjh  
struct meta_divide U}w,$ Y  
  { VI{!ZD]  
template < typename T1, typename T2 > e} =tUdDf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Sn(e@|!G  
  { bqmb|mD  
  return t1 / t2; ;7jszs.6%  
} #GTR}|Aga  
} ; x4$#x70?  
ak :Y<}  
这个工作可以让宏来做: F/91Es  
3#O R fr(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T d E.e(  
template < typename T1, typename T2 > \ !p&[:+qN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tZW2TUM]  
以后可以直接用 q%g!TFMg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cPFs K*w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 MLbmz\8a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `x{*P.]N!<  
}@Ap_xW  
3PmM+}j3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JDp"!x{O  
z|p C*1A\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V7+fNr]I  
class unary_op : public Rettype u,E_Ezq  
  { J>@T'#  
    Left l; ! MTmG/^  
public : AQx:}PO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dF@m4U@L  
XfYMv38(  
template < typename T > 6cO3 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aR- ?t14  
      { O,a1?_m8  
      return FuncType::execute(l(t)); fJiY~mQ  
    } v(|Arm?  
0bl?dOV{  
    template < typename T1, typename T2 > %< ^IAMkp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uWtj?Q+M|  
      { (_9u<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `RF0%Vm~t  
    } {5GXN!f  
} ; C\3;o]  
C2X$bX"  
] I&l0Fx  
同样还可以申明一个binary_op }0y2k7^]  
%1oh+'ES F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (dH "b *  
class binary_op : public Rettype eYpK!9  
  { o_i N(K  
    Left l; m }J@w~#  
Right r; S6<z2-y  
public : QWncKE,O$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4#^E$N:  
HQy:,_f@  
template < typename T > ++gWyzD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uht>@ WSg|  
      { ;h7W(NO~z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?@>PKUv{  
    } )/p=ZH0[  
'vP"& lrn  
    template < typename T1, typename T2 > hy]8t1894  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const es6]c%o:t^  
      { {%&!x;%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WA?We7m$  
    } CVAX?c{   
} ; A)5;ae  
+$;#bw)yH  
O30eq 7(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Qq|c%FZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jap5FG+2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?!Wh ^su-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H#+2l?D:"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %(X^GL  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Gf->N `N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .',d*H))E7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) HOr.(gL!  
下面是修改过的unary_op %W8*vSbx  
?^by3\,VZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1)BIh~1{p  
class unary_op  p[8H!=`K  
  { i6Fvi Zx  
Left l; KlGmO;k  
  X 2Zp @q(  
public : *km!<L7Y  
?Z2_y-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MFtC2*  
}? :T*CJ  
template < typename T > -%_vb6u  
  struct result_1 9$WA<1PK+  
  { m:W+s4!E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "+Kp8n6  
} ; U:fGIEz{ZY  
jV.9d@EC  
template < typename T1, typename T2 > Ru~;awV?  
  struct result_2 \B Uno6  
  { qir8RPW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @M)"  
} ; p_EWpSOt7  
l H{~?x  
template < typename T1, typename T2 > U}<'[o V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >*1YL)DBT\  
  { FfM,~s<Efz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dk_! ~Z  
} ehV}}1>O  
/y3Lc.-  
template < typename T > Fvr$K*u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @^t1SPp  
  { wqF_hs(O  
  return OpClass::execute(lt(t));  , D}  
}  'EO"0,  
qpX`Z Y^  
} ; =kBWY9 :$,  
\Z^Tk   
(L,>P`CR6  
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 C4|H 5H  
好啦,现在才真正完美了。 i{}Q5iy  
现在在picker里面就可以这么添加了: +-PFISa<r  
4p&YhV7j)o  
template < typename Right > 9)S,c =z83  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )E}eK-Yu  
  { Og:aflS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E.4 X,  
} \^Z DH  
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。 t/c)[l hV  
[g@ .dr3t  
J8@7 5p9  
) B[S4K2  
&&TAX  
十. bind ;*>':-4  
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。 >$_@p(w  
先来分析一下一段例子 WjF#YW\  
<*+Y]=  
,H5o/qNU`{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L r9z~T:ED  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _MzdbUb5,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I7{ Q\C4  
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。 AxiCpAS;J  
我们来写个简单的。 AfJ.SNE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZWy,NN1  
对于函数对象类的版本: ke5_lr(  
~uweBp~O  
template < typename Func > 2-DJ3OL]k  
struct functor_trait ! 345  
  { rE4qPzL  
typedef typename Func::result_type result_type; FSyeDC^@  
} ; X  m%aT  
对于无参数函数的版本: b)+;@wa~  
Ov|Uux  
template < typename Ret > ufXU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .ot[_*A.FD  
  { Q) Y&h'.(  
typedef Ret result_type; ^A;(#5A]7  
} ; 'DCB 7T8  
对于单参数函数的版本: y3NMt6  
T`r\yl}  
template < typename Ret, typename V1 > ZO!)G   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e(EXQP2P>  
  { )! C|DSw  
typedef Ret result_type; )jaNFJ 3  
} ; b`X"yg+  
对于双参数函数的版本: OojQG  
M{M?#Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ] KR\<MJK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tC'@yX  
  { D3kx&AR  
typedef Ret result_type; ${w\^6&  
} ; =U<6TP]{  
等等。。。 zoO9N oUHW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7s'r3}B`  
p/%B>Y >  
template < typename Func > Odj4)   
struct func_return ^g*2jH+  
  { 'X1fb:8m8  
template < typename T > ZHW|P  
  struct result_1 OA\ *)c+F  
  { Q7@ m.w%`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eWwI@ASaA  
} ; U0t~H{-H  
!mtX*;b(e  
template < typename T1, typename T2 > ^q ?xi5 w  
  struct result_2 RB `<Zw  
  { )a'c_ 2[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kh;jiK !  
} ; 9t^Q_[hG  
} ; no lLeRE1  
< &~KYu\r  
*Mr?}_,X*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3~Vo]wv  
 2t7Hu)V  
template < typename Func, typename aPicker > 2V 9vS  
class binder_1 #{u>  
  { d)X6x-(  
Func fn; .ko}m{  
aPicker pk; "vnWq=E 2  
public : V=|X=:fuih  
k4ijWo{:0  
template < typename T > _laLTP*  
  struct result_1 :~1p  
  { iSz?V$}?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a;$'A[hq  
} ; j*aYh^  
Z>#MTxU(  
template < typename T1, typename T2 > l;gj],*  
  struct result_2 Ni4*V3VB  
  { M)oJ06`K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )FfJ%oT}  
} ; Cyw cJ  
ihr l!A5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !z.C}n5F  
:6Q`! in  
template < typename T > #n_uELE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "/-T{p;.  
  { v9[[T6t/'  
  return fn(pk(t)); @9!,]n  
} &E>zvRBQ  
template < typename T1, typename T2 > ] EzX$T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3)J0f+M>dv  
  { Fq<;-  
  return fn(pk(t1, t2)); *&vySyt  
} = yH#Iil  
} ; u,6 'yB'u  
IiV#V  
-O ro$=%  
一目了然不是么? m j{ /'  
最后实现bind 2_4m}T3   
2@(Qd3N(  
esM< .  
template < typename Func, typename aPicker > nFn@Z'T$N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?V}AwLX}  
  { I+Q`i:\,q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wkk=x&  
} 3??*G8Yp  
I\0mmdi73  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Zh WtY  
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。 c !ybz{L  
Z81{v<c;  
十一. phoenix ZR3x;$I~4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S;"7d  
3eV(2  
for_each(v.begin(), v.end(), K%: :  
( `3$S^|v  
do_ wNuS'P_(:T  
[ ql%>)k /x  
  cout << _1 <<   " , " ms8PFu(f  
] 2 AZ[gr@c  
.while_( -- _1), >Hr0ScmN@"  
cout << var( " \n " ) S-8O9  
) W`C&$v#  
); :v k+[PzJ  
t-\S/N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {)eV) 2a  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 13]sZ([B%|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4"e7 43(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <!\J([NM8  
'iN8JO>  
BPnZ"w_  
template < typename Cond, typename Actor > @|&P#wd.u  
class do_while {Ex0mw)T  
  { a$I; L  
Cond cd; g]C+uj^  
Actor act; ~e[)]b3  
public : '3wte9E/  
template < typename T > L4aT=of-  
  struct result_1 ,vQkvuz  
  { #jV6w=I  
  typedef int result_type; :L9\`&}FS  
} ; mp~\ioI*d  
J4te!,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Nuk\8C  
_OTkv6;4n  
template < typename T > J$PE7*NU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z94D<X"  
  { 8oY0?|_Bx  
  do WKpHb:H  
    { Z{RgpVt  
  act(t); 7,|-%!p[  
  } VLtb16|  
  while (cd(t)); l\5qa_{z  
  return   0 ; #hzs,tvvD  
} `c{i +  
} ; 2o/}GIKj  
lN1T\  
G:' -|h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k+-u 4W   
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=]l"  
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。 x&)P)H0vn  
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。 GVY_u@6   
下面就是产生这个functor的类: Jx_ OT C  
RXgi>Hz  
g9I2SdaJ  
template < typename Actor > L4S Fu.J'  
class do_while_actor p=9G)VO  
  { Z/hSH 0(~  
Actor act; \I#2Mq?  
public : f? [y-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &e_M \D  
I2|iqbX40Q  
template < typename Cond > 0_qqBL.4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |!I#T  
} ; K*;=^PY  
ngEjbCV+  
)1J&tV*U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Dw;L=4F |  
最后,是那个do_ HnioB=fc  
D4n ~ 2]  
}RDhI1x[mk  
class do_while_invoker  ;{BELv-4  
  { 4<Bj;1*4  
public : _l}&|:  
template < typename Actor > !K(0)~u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $>5|TG 0i  
  { FL0(q>$*8  
  return do_while_actor < Actor > (act); v2JC{XqrI  
} '!{zO" 1*  
} do_; x1$fkNu  
7qgHH p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *"O7ml]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X!"ltNd  
最后来说说怎么处理break和continue IR(JBB|xNQ  
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。 /jeurCQ8#u  
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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