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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I%[Tosud<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P9`CW  
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, &,Rye Q  
nWf8r8  
r da: ~  
1 Cz}|#U  
  class filler {=!BzNMj  
  { 8&+u+@H  
public : 1z,P"?Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $_HyE%F#  
} ; . Z9c.E{  
cF9ZnT.  
.hf%L1N%F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "f3mi[  
/ a}N6KUi  
-~~R?,H'Z_  
2=7[r-*E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]$UTMuO Ql  
j:48l[;ed  
md9JvbB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hf)R PG&  
t > 64^nS  
'wBOnGi6  
IY}GU 2#  
二. 战前分析 (YPG4:[  
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。 n0':6*oGW  
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 JAwEu79sh  
6|6O| <o  
Csgby(D*O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7D8 pb0`;J  
  /* --------------------------------------------- */ :.-KM7tDI1  
vector < int *> vp( 10 ); cqb6]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8_rd1:t5  
/* --------------------------------------------- */ Z\1`(Pq7`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); us:v/WTQ  
/* --------------------------------------------- */ 4q@[k: '  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *`bES V :  
  /* --------------------------------------------- */ s9u7zqCF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #aP;a-Q|k  
/* --------------------------------------------- */ rb>2l3g*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b!EqYT  
3)^ 2X  
%3K'[2F  
"zIQ(|TL?d  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y\(?&7Aax  
1._1, _2是什么? -HFyNk]>  
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。 UG]5Dxk  
2._1 = 1是在做什么? q}"HxMJ  
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。 [S.zWPX9{  
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。 3[kl` *`  
gp{Z]{io  
`V[ hE r|  
三. 动工 4J[csU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fL&e^Q  
(b.Mtd  
2m&?t_W  
bU4\Yu   
template < typename T > Ao *{#z   
class assignment m O0#xY_z  
  { bde6 ;=oM  
T value; DCCij N  
public : j6rwlwN  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~Z97L  
template < typename T2 > Xpmi(~n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pD6a+B\;k  
} ; x Sv@K5"8!  
':T"nORC  
Hg[AulNna  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sQ82(N7l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dM5N1$1,  
?,!C0ts  
!wjD6 NK  
m8v=pab e  
  class holder 04#r'UIF  
  { HD}3mP  
public : m\|ie8  
template < typename T > ur/:aI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Zu^J X/um  
  { ]. ^e[v6  
  return assignment < T > (t); TUR2|J@n  
} _ 3jY,*  
} ; |w`Q$ c  
]1KF3$n0  
TSP#.QY  
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: |H-zm&h>'  
0hju@&Aa  
  static holder _1; qH*Fv:qnM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WcE/,<^*  
nnnq6Z}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q6N6QI8/  
而不用手动写一个函数对象。 Q-f?7*>  
_i1x\Z~ N  
B#x.4~YX  
r(/+- t  
四. 问题分析 GMoE,L  
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}@n`[V1  
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。 Z;GZ?NOlY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5 ]@"f/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X\LiV{c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |jyoT%SQ  
xw&N[ y5  
五. 问题1:一致性 dy2<b+ ..  
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?| [5Pin>]z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U>kL|X3 V  
.t|B6n!  
struct holder [NIaWI,>  
  { c7(Lk"G8  
  // I> z0)pB  
  template < typename T > XSz)$9~hk  
T &   operator ()( const T & r) const SW_jTn#x  
  { RL3G7;X  
  return (T & )r; qEV>$>}  
} XfH[: XG3  
} ; 5j$ a3nH  
:Z5Twb3h  
这样的话assignment也必须相应改动: \L{V|}"X  
g\lEdxm6Sj  
template < typename Left, typename Right > VRa>bS  
class assignment V'&`JZK6  
  { _G=k^f_  
Left l; C{8(ew  
Right r; U/3 <p8  
public : _iZ_.3 Ip  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ae|j#!~oi  
template < typename T2 > %T'<vw0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Sn!5/9Y  
} ; R\d)kcy4  
]:r6  
同时,holder的operator=也需要改动: \t^h|<`  
d/Y#oVI  
template < typename T > L:E?tR}H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @j|=M7B  
  { 6#DDMP8;I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hO] vy>i;  
} | )M>;q   
XdxSi"+  
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。 #9ZHt5T=$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G"|`&r@  
]XhX aoqL  
return l(rhs) = r; qz6@'1  
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。 ;fGh]i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w=feXA3-S  
Js}1_K  
template < typename Tp > Usz O--.C  
class constant_t >#~>!cv6D  
  { !)$e+o^W  
  const Tp t; S@Q4fmH  
public : c$#7Kp4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c1aIZ  
template < typename T > :ExCGS[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -"~XI~a@Wo  
  { mfCp@1;26  
  return t; ^M6R l0  
} ,A9_xdv5  
} ; ;Qq<5I"y  
Vc*"Q8aZ~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H=v=)cUe[  
下面就可以修改holder的operator=了 zW9/[Db  
V18 A|]k  
template < typename T > KI Xp+Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^bG91"0A  
  { vMYL( ]e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g?E8zf `  
} @ q:S]YB   
~KP@wD~  
同时也要修改assignment的operator() 5u=>~yK+  
SS*3Qx:[  
template < typename T2 > Fv$oXg/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hnBX enT6  
现在代码看起来就很一致了。 mr2fNA>kR  
T7R,6 qt  
六. 问题2:链式操作 qN\?cW'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <\`qRz0/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9oQ$w?=#$  
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。 g$ h`.Fk,  
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。 ,xI FF-[0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .OcI.1H[  
,s`4k?y  
template < typename T > pc2;2^U_  
struct result_1 D=@bPB>  
  { \=uD)9 V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O;+ sAt  
} ; ~$d(@T&  
Zk~~`h  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )~-r&Q5d  
T^Ol=QCu  
template < typename T > [*U.bRs  
struct   ref T~8kKw  
  { =$SvKzN  
typedef T & reference; @{{6Nd5  
} ; wC?>,LOl  
template < typename T > moRo>bvN~  
struct   ref < T &> GBY{O2!3u  
  { 9AJ"C7  
typedef T & reference; *$Y_ %}  
} ; <w3_EO  
M>d^.n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "0LSy x  
08+\fT [  
template < typename T > wOg#J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -ImV Xy]?  
  { >i"WKd=  
  return l(t) = r(t); I]a [Ngj  
} 9[R+m3V/`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :.u2^*<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Pk>S;KT.  
u#UtPF7q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wZVLpF+7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !P3y+;S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >X xHp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5Od&-~O  
最后的布局是: 0#CmB4!<O  
                Add 3_8W5J3I  
              /   \ <99/7>#  
            Divide   5 re4A5Ev$  
            /   \ NOmFQ)/ &  
          _1     3 _2hZGC%&E  
似乎一切都解决了?不。 !v8](UI8-  
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。 />wE[`  
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。 m d `=2l  
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: f@2F!  
k"|Fu   
template < typename Right > kbo9nY1k g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C3'?E<F  
Right & rt) const D#A6s32a  
  { hj}PL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =RAojoN  
} 9h/Hy aN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NFF!g]QN  
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。 KciN"g|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。 qeb}~FL"o  
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%>^_:h  
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。 KcUR /o5K  
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? b +Z/nfS  
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: zp5ZZcj_  
5WvsS( 9H  
template < class Action > ^$X|Lq  
class picker : public Action 4)8e0L*[B?  
  { G1\F7A  
public : w ^?#xU1.i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @1xIph<z  
  // all the operator overloaded "l hj1zZ  
} ;  56MY@  
r-*j"1 e  
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。 v^)B [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: iXq*EZb"R  
i]OEhB Y  
template < typename Right > wWSo+40  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q!W=U8`  
  { slhMvHOk-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7t1as.  
} f'w`<  
Nukyvse  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ens]?,`0  
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。 VN (*m(b  
wph8ln"C-  
template < typename T >   struct picker_maker `HO] kJpX  
  { $ 7W5smW/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !v(^wqna\  
} ; ~)n[Vf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2r ;h">  
  { X6T[+]Gc  
typedef picker < T > result; IUDH"~f  
} ; ^*.+4iHx  
>{9VXSc  
下面总的结构就有了: {}rnn$HQe  
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。 S;jD@j\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。 .6LRg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g{i= $xc  
至此链式操作完美实现。 Qc)i?Z'6  
Bs`{qmbC  
d7mn(= &  
七. 问题3 TOF V`7q;3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B-$?5Ft!  
Aj=GekX{  
template < typename T1, typename T2 > 9bM kP2w>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9#m3<oSJ  
  { !icI Rqcf=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MnZljB  
} F\^8k/0  
dvqg H  
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: k52IvB@2  
,|3_@tUl  
template < typename T1, typename T2 > 'RhS%l  
struct result_2 ;6D3>Lm  
  { rMHh!)^#W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M. % p'^5  
} ; f6yj\qq]  
0nL #-`S  
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? 7s3=Fa:9Q  
这个差事就留给了holder自己。 ^<-)rzTI  
    L+p}%!g  
+Ugy=678Tr  
template < int Order > D)?%kNeA  
class holder; q g=`=]j  
template <> 4x(m.u@  
class holder < 1 > ?jUgDwc(w  
  { h@\-]zN{  
public : ZO cpF1y  
template < typename T > m_CW Vw  
  struct result_1 ?bt;i>O\  
  { 88,hza`#V  
  typedef T & result; Hg<aU*o;  
} ; 7)5G 1  
template < typename T1, typename T2 > _ h5d~  
  struct result_2 w8R7Ksn(  
  { gd]S;<Jh  
  typedef T1 & result; HcJ!(  
} ; o$l8"Uv  
template < typename T > =0] K(p,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y6tqemz  
  { yP"}(!~m  
  return (T & )r; +6$+] u]  
} =}Zl E  
template < typename T1, typename T2 > s R>>l3H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f S/:OnH  
  { M>Tg$^lm  
  return (T1 & )r1; E:B"!Y6  
} vs[!B-  
} ; hnB`+!  
K>e-IxA);0  
template <> >6jal?4u-  
class holder < 2 > V^R,j1*  
  { " "m-5PGYo  
public : 9  @ <  
template < typename T > 6E K<9M  
  struct result_1 5,##p"O(  
  { -dO8Uis$  
  typedef T & result; q4w]9b/  
} ; p+|8(w9A${  
template < typename T1, typename T2 > Z!~_#_Ugl  
  struct result_2 z9 Ch %A{  
  { ~cSXBc,+  
  typedef T2 & result; du$M  
} ; ?%$O7_ThvA  
template < typename T > +aL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;22?-F^  
  { 3IQI={:k|D  
  return (T & )r; +DX P &Q  
} fX 1%I  
template < typename T1, typename T2 > KYw7Jx`l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  iY$iL<  
  { E56  
  return (T2 & )r2; 6'kQ(r>  
} 0$c(<+D  
} ; e ar:`11z  
U)Hc 7% e  
Vm\zLWNB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 MXfyj5K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @(35I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r>ed/<_>m;  
9v`sSTlSd  
return l(i, j) = r(i, j); <(@S;?ZEW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  8Cp@k=  
Z\`SDC  
  return ( int & )i; |yO%w#  
  return ( int & )j;  c`\/]  
最后执行i = j; ]tT=jN&(  
可见,参数被正确的选择了。 y[85eM  
qQ^CSn98J  
B-w`mcqp$  
u9KT_` )  
'_4apyq|  
八. 中期总结 _,60pr3D'  
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: /huh}&NNu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FCEmg0qdjD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "Y L^j~A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t?-a JU  
r'#!w3*Cy  
O.X;w<F/V  
Miw=2F  
!ITM:%  
c}n66qJF5  
九. 简化 OYt_i'Q  
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。 4hxP`!<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S-o )d  
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: P HOngn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 { "Cu)AFy  
  +-*/&|^等 Hy\q{  
2. 返回引用。 `.O$RwC&7B  
  =,各种复合赋值等 .6$=]hdAp  
3. 返回固定类型。 1ow,'FztPt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Zl&ED{k<  
4. 原样返回。 \ [OB.  
  operator, J5Zz*'av'  
5. 返回解引用的类型。 %G 2g @2  
  operator*(单目) W`vPf  
6. 返回地址。 ysG1{NOl  
  operator&(单目) CKZEX*mPC  
7. 下表访问返回类型。 0Yq_B+IC  
  operator[] eL"'-d+]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~A5NseWCK  
  operator<<和operator>> WgR%mm^  
@OT$* Qh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >Tl/3{V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )8g& lyT  
2;>uP#1]  
template < typename Left > h%u!UHA  
struct value_return +J C"@  
  { '@+q_v@Jl  
template < typename T > Ew{*)r)m  
  struct result_1 *&IvEu  
  { ]!sCWR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6?%$e$s  
} ; F%$q]J[  
K<::M3eQ  
template < typename T1, typename T2 > dF 6od  
  struct result_2 *q=\ e9  
  { 7J5jf231  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eDP&W$s#  
} ; 12'MzIsU's  
} ; ,N,@9p  
 24 [cU  
J`0dF<<{[y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C.#Ha-@uz  
H'udxPF  
下面我们来剥离functor中的operator() qzORv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m?yztm~u  
--"5yGOL  
return l(t) op r(t) [^}bc-9?i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8$]SvfX  
return op l(t) '[8w8,v(  
return op l(t1, t2) @<$m`^H  
return l(t) op v)O].Hd  
return l(t1, t2) op W0mvwYON[  
return l(t)[r(t)] 6p&2 A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (z)#}TC  
V*O[8s%5v  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H1q,w|O9j  
单目: return f(l(t), r(t)); ;:oJFI#;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {`*Fu/Upb  
双目: return f(l(t)); +924_,zF  
return f(l(t1, t2)); "2-D[rYZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 MtPdpm6\  
l x5.50mI  
struct meta_divide 7_Te-i  
  { |P& \C8h  
template < typename T1, typename T2 > G#`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fW=<bf  
  { gV9bt ~  
  return t1 / t2; cy? #LS  
} =2( 52#pT  
} ; GY@:[u.&  
J9tV|0  
这个工作可以让宏来做: K/Y"oQ2  
( 1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5c}loOq  
template < typename T1, typename T2 > \ o-&0_Zq_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YR/I<m`]}  
以后可以直接用 r7V !M1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -{Ar5) ?='  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2{BS `f  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )sK53O$  
s{7bu|0  
[OOQ0c~  
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 ]G8"\J4 &  
F?FfRzZ[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EQpF:@_  
class unary_op : public Rettype AFBWiuwI3  
  { fD\Fq'29{  
    Left l; J[uH@3v  
public : GNuIcy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j -"34  
+Tx_q1/f5X  
template < typename T > `ItoL7bi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kzK9 .  
      { x%ccNP0  
      return FuncType::execute(l(t)); -~JYfj@  
    } nvwf!iU6  
^C~R)M:C  
    template < typename T1, typename T2 > FAc^[~E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jK[*_V  
      { '`<Fys&:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #1*7eANfr  
    } 4bw4!z9G  
} ; nJYIkfdA  
IaO R%B g  
EBL-+%J8  
同样还可以申明一个binary_op ^ZS!1%1  
@x!+_z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,H.5TQ#  
class binary_op : public Rettype k$f2i,7'  
  { (dyY@={q  
    Left l; F(lJ  
Right r; 9I<~t@q5e@  
public : }!Pty25j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o+XQMg  
+rSU  
template < typename T > CSW+UaE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gl|n}wo$  
      { z>y# ^f)r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #l- 0$  
    } q o^mp  
[Pjitw/?  
    template < typename T1, typename T2 > I][&*V1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !J@!2S 9  
      { 5#X R1#`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b]xoXC6@t  
    } KkpbZ7\@  
} ; >O rIY  
(@!K tW  
1$C?+H  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zv/dj04>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]s)Y">6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oqbz!dM(Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 PXtF#,roP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3X DU(#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }hg2}g99  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W4k$m 2  
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) s>\^dtG7  
下面是修改过的unary_op GB pdj}2=  
n=$ne2/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .<fdX()e,  
class unary_op Q}<QE:-&E  
  { yVGf[ ~X  
Left l; @Y.r ,q  
   -K8F$\W  
public : !||Gfia  
b.?;I7r   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} { m{nCl)y  
{dRZ2U3  
template < typename T > 6`7bk35B  
  struct result_1 ]63! Wc  
  { IDos4nM27]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $$o(  
} ; oq$#wiV"Q  
2.MUQ;OX  
template < typename T1, typename T2 > [Y, L=p  
  struct result_2 7j=KiiI  
  { _&s pMf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8 qw{e`c  
} ; &?1^/]'"r  
<~w3[i=  
template < typename T1, typename T2 > 8>x' . 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L1g0Dd\Ox  
  { cqs.[0 z#B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oUN\tOiS+  
} "sDs[Lcq  
\~Z%}$ =  
template < typename T > T KAs@X,t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^^B_z|;Aa  
  { O_.!qk1R  
  return OpClass::execute(lt(t)); qAbmQ{|w  
} fXl2i]L(^B  
C%]qK(9vvd  
} ; #s\kF *  
SRk!HuXh  
U  yV5A  
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 $>yfu=]?  
好啦,现在才真正完美了。 X9FO"(J  
现在在picker里面就可以这么添加了: nIfAG^?|*  
F |5Au>t  
template < typename Right > oCI\yp@a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LJ@r+|>  
  { GU@#\3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 39P55B/o%  
} vZ srlHb  
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。 <?!'  
jg{2Sxf!c  
i(cKg&+ktd  
[v*q%Mi_  
!|u?z%  
十. bind 2@2d |  
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。 Dg0rVV6c  
先来分析一下一段例子 ;i?2^xe^~c  
0hGmOUO  
U Xpp1/d|e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vF'>?O?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;sAGTq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wik<# ke  
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。 C|3Xz[k{  
我们来写个简单的。 g<0K i^#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J!5b~8`v  
对于函数对象类的版本: .7b%7dQ<\  
`Z5dRLrd  
template < typename Func > 9609  
struct functor_trait DQXcf*R  
  { Ny$3$5/  
typedef typename Func::result_type result_type; il !B={  
} ; N_iy4W(NU  
对于无参数函数的版本: 5<v1v&  
^5TVm>F@3  
template < typename Ret > q jc4IW t~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;l @lA)i  
  { ivq(eKy  
typedef Ret result_type; 6z6\xkr  
} ; pXN'vP  
对于单参数函数的版本: #(Gz?kGAH`  
*xsBFCRU  
template < typename Ret, typename V1 > p!uB8F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]|,}hsN  
  { rEj[XK  
typedef Ret result_type; )qbkKCq/FB  
} ; Y.Z:H!P);$  
对于双参数函数的版本: mS![J69(  
{xov8 M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3Xd:LDZ{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3Z*o5@RI  
  { {CBb^BP  
typedef Ret result_type; =dKjTBR S'  
} ; { ,c*OR  
等等。。。 "H`Be  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z10}xqi!X  
*DfOm`m  
template < typename Func > dr=Q9%  
struct func_return Rb:<?&7ZzN  
  { 76<mP*5  
template < typename T > y||RK` H  
  struct result_1 _Q I!UQdW  
  { u4SL:IH{D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EUcD[Rv  
} ; BPt? 3tC  
wDW%v@  
template < typename T1, typename T2 > *w*>\ZhOm  
  struct result_2 -XCs?@8EQ  
  { >Q=^X3to  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q#H"Se  
} ;  w0=  
} ; 23L>)Q  
jLVD37 P^  
G(#t,}S}@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8^j~uH  
z_ycH%p  
template < typename Func, typename aPicker > 0: hv6Ge^  
class binder_1 YuknZ&Q  
  { ~:T@SrVI  
Func fn; 2m yxwA5  
aPicker pk; eeCG#NFY5  
public : 04;s@\yX4  
X]@"ZV[  
template < typename T > ~,1Sw7 rE  
  struct result_1 R`a~8QVh&5  
  { J$1H3#VV G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \b(&-=(  
} ; Ta?}n^V?;  
N2A6C$s  
template < typename T1, typename T2 > '0q$qN  
  struct result_2 *qO) MpG{  
  { Nv36#^Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iD_y@+iz  
} ; T Q4L~8  
Ri"hU/H{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OR~ui[w  
>rEZ$h  
template < typename T > #vV]nI<MF.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZuGd{p$  
  { A<)n H=G&  
  return fn(pk(t)); 65~E<)UJ  
} 3[fm| aU  
template < typename T1, typename T2 > <F0^+Pf/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EA6l11{Gk1  
  { o$.#A]Flb  
  return fn(pk(t1, t2)); >{Hg+/  
} %CiF;wJ  
} ; C-c'"FHq  
P1LOj  
{j>a_]dTVX  
一目了然不是么? BM /FOY;  
最后实现bind z&d.YO_W  
iVZ}+Ct<"  
^*.$@M  
template < typename Func, typename aPicker > 23^>#b7st  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U; oXX  
  { ~bb6NP;'L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P5_Ajb(@'  
} u)r/#fUZ  
4joE"H6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @s-P!uCaT  
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。 "V]*ov&[  
z f SE7i0  
十一. phoenix WC~;t4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OmWEa  
f't.?M  
for_each(v.begin(), v.end(), K)Lo Z^x0)  
( mv8H:T  
do_ `X@\Zv=}  
[ d|NW&PG  
  cout << _1 <<   " , " Pqya%j  
] N { oVz],  
.while_( -- _1), 0@zJa;z'  
cout << var( " \n " ) ?(=|!`IoO  
) :gwmk9LZ  
); oa"Bpi9i  
I &iyj 99n  
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: (rBsh6@)  
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 :V+rC]0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }/1^Lqfnz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GE!nf6>Km  
*% ;A85V/  
EZB0qZIp  
template < typename Cond, typename Actor > ~&)\8@2  
class do_while O pu*i  
  { W$hCI)m(  
Cond cd; *P*~CHx>  
Actor act; :[n~(~7?  
public : ,nteIR'??  
template < typename T > x/<]/D  
  struct result_1 /r~2KZE  
  { <pb  
  typedef int result_type; _D4qnb@  
} ; pE<a:2J  
.2@T|WD!Ah  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 49*f=gpGj2  
!ZUUn*e{5  
template < typename T > |(%<FY$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t^":.}[Q  
  { D|ze0A@  
  do o!UB x<4  
    { /(s |'"6  
  act(t); Q"FN"uQ}x  
  } ivo><"Y(r  
  while (cd(t)); M 8WjqTq  
  return   0 ; S,:!H@~B  
} 1w7tRw  
} ; }kmAUaa,Z  
cF15Mm2  
I*a@_EO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TzaeE  
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。 p+=zl`\=|  
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。 k(H]ILL  
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。 md{nHX&  
下面就是产生这个functor的类: K@1gK<,a  
S&UP;oc  
_oc6=Z  
template < typename Actor > g]&fyB#  
class do_while_actor jnp~ACN,  
  { Lld45Bayb  
Actor act; p4z4[=-:  
public : *]yrN`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?+hEs =Xs  
UiV#w#&P  
template < typename Cond > KU$,{Sn6@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [x{$f7CEh  
} ; SV t~pE+Y  
3#,6(k4>  
x*z&#[(0g!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jt]RU+TB  
最后,是那个do_ Q |o$^D,  
^O7sQ7V"f=  
s*g qKQ;  
class do_while_invoker h!SsIy(  
  { u $-&Im<  
public : G)s.~ T  
template < typename Actor >  ri4z^1\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "|(.W3f1  
  { m@kLZimD  
  return do_while_actor < Actor > (act); "W+>?u)  
} `$jun  
} do_; 3mU~G}ig  
hev;M)t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $rW(*#C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k ?KJ8  
最后来说说怎么处理break和continue bh5D}w  
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。 =|AYT6z,  
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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