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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 13{"sY:PT#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TA Yt:  
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, 1[`l`Truz  
nBiA=+'v  
s.dn~|a  
d0Kg,HB  
  class filler ?t.?f`(|  
  { Hp> J,m(*  
public : L{CHAVkV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zck |jhJ6  
} ; f<'&_*7,|t  
N<Q}4%^c  
4_I,wG@  
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: &(^>}&XS.<  
LRd,7P  
ZCJ8I  
v:T` D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7erao-  
.}y Lz  
#WpO9[b>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z*e7W O.  
t@19a6:Co  
7iJk0L$]x  
.r*b+rc;]  
二. 战前分析 U ._1'pW  
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。 M[*:=C)H  
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 't_=%^ q  
c!\y\r  
$BBfsaJPT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ptq{$Y{_  
  /* --------------------------------------------- */ u]MF r2  
vector < int *> vp( 10 ); LA@}{hU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x}>tX  
/* --------------------------------------------- */ u!`C:C'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <,hBoHZSL  
/* --------------------------------------------- */ ze\~-0ks +  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IKr7"`  
  /* --------------------------------------------- */ `oz7Q(`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w./EJk KI  
/* --------------------------------------------- */ # nYGKZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YV940A-n  
%Z5k8  
?RzT0HRd  
X9gC2iSs]  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~D=@4(f8|  
1._1, _2是什么? dO//  
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。 yEqmB4^-  
2._1 = 1是在做什么? 7ER 2 h*  
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。 f}'gg  
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。 }Voh5*$E`  
<d5vVn  
I !<v$  
三. 动工 A7RX2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #f~a\}$I  
9G8QzIac  
EH "g`r  
i }g xq  
template < typename T > t5Mo'*j =  
class assignment K]Cvk%  
  { v(7A=/W_  
T value; E6@ ;e-]j  
public : _~(Xd@c(  
assignment( const T & v) : value(v) {} :{ T#M$T  
template < typename T2 > 3ElpS^ 2W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .- Lqo=o\  
} ; n1/lE)  
Wkk Nyg,  
PC_4#6^5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &"h!SkX/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,< icW &a  
7Mv$.Z(  
.nH /=  
kZ.3\  
  class holder 66Xt=US  
  { |\(/dXXP  
public : %UJ4wm  
template < typename T > ` ;=Se_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #"{8Z&Z  
  { Lb{D5k*XU  
  return assignment < T > (t); y&Hh8|'mC  
} OA=;9AcZ  
} ; ?.4l1X6Ba  
ibc/x v2  
Xh/av[Q  
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: ~=mM/@HD  
feW9 >f;  
  static holder _1; E\S&} K,s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bN&da [K  
r?I(me,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nu<!/O  
而不用手动写一个函数对象。 &Kp+8D*  
U}0/V c26  
a&hM:n4P  
JrAc]=  
四. 问题分析 @#tSx  
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。 9.=#4OH/  
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。 8W>l(w9M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \8D~,$,``|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,R =VzP&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k>CtWV5B  
3Q}Y?rkJ5  
五. 问题1:一致性 *$$V, 6O.  
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?| B ,Brmn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ? $ c  
i=oa"^c4  
struct holder EvmmQ  
  { { bn#:75r  
  // !?*!"S-Sl  
  template < typename T > AZy2Pu56  
T &   operator ()( const T & r) const []0~9,u  
  { }AqD0Qd2Hj  
  return (T & )r; Y7)@(7G)\  
} _[o^23Hj  
} ; K:@=W1  
I}IW!K  
这样的话assignment也必须相应改动: q)b?X ^  
>pvg0Fh  
template < typename Left, typename Right > >NA7,Z2.  
class assignment  Zwns|23n  
  { r![JPhei  
Left l; ~(/HgFLLu  
Right r; CWQ2iu<_0  
public : m5aaY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I7^X;Q F  
template < typename T2 > 34Khg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +yH~G9u(  
} ; 9lJj/  
MwqT`;lb  
同时,holder的operator=也需要改动: /$,=>  
Z<<gz[$+p  
template < typename T > 1T,PC?vr{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _ng =5  
  { C}'="g^=sl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ef!p:HBJ  
} ~9{;V KgK  
uE`|0  
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。  :$c:3~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oK:P@V6!  
yWi0 tE{  
return l(rhs) = r; :qTcxzV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (<ZkmIXN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1DtMY|wP  
T}Vpy`  
template < typename Tp > }k0-?_Z=1  
class constant_t ?}v%JUcs  
  { */y]!<\v!k  
  const Tp t; fbTw6Fde$  
public : dHF$T33It  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fR%1FXpK&  
template < typename T > qK vr*xlC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _JTxm>  
  { 3;S`<  
  return t;  0(/D|  
} /NX7Vev  
} ; yL x .#kx6  
vSC0D7BlG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OrEuQ-,i@  
下面就可以修改holder的operator=了 .`>l.gmi&  
q,+kPhHEgy  
template < typename T > t`YZ)>Ws  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TTZxkK  
  { F*JvpI[7n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (2bZ]  
} !aw#',r8m  
]'!xc9KGR  
同时也要修改assignment的operator() ~gWd63%8x  
2, "q_d'V  
template < typename T2 > /dJ)TW(Ir  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vF6*c  
现在代码看起来就很一致了。 J2< QAX  
_OU.JrqC  
六. 问题2:链式操作 ;i9<y8Dha  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  Vm;Q w  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 R 4$Q3vcH  
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。 Sja{$zL+W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 tK|9qs<%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t)gi.Ed1"L  
&M3ES}6  
template < typename T > H]$=*(aje  
struct result_1  +iH30v  
  { _p J_V>l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ca/o#9:N`:  
} ; =PFR{=F  
nOal7BNN  
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: b?]ly(  
,)rZAI  
template < typename T > ezr\T  
struct   ref 5u|=;Hz*)  
  { 8\)U|/A7  
typedef T & reference; iQ|,&K0d]  
} ; ocl47)  
template < typename T > *M&VqG4P9w  
struct   ref < T &> ,d>X/kd|o  
  { De nt?  
typedef T & reference; @9uYmkcV  
} ; g7 Md  
-<51CDw,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UhSh(E8p>  
9U=fJrj'u  
template < typename T > 5Hwo)S]r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VqClM  
  { Uc&6=5~Ys\  
  return l(t) = r(t); D,dHP-v  
} +-aU+7tu  
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。 \7t5U7v8U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 833 %H`jQc  
uojh%@.4  
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 ! nCjA\$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7O+Ij9+{n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v dH+>l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @Xve qUUU  
最后的布局是: 'z-;*!A}j  
                Add L`jB)wF /J  
              /   \ xA&  
            Divide   5 pG!(6V-x<E  
            /   \ nrTv=*tDj  
          _1     3 9P7xoXJ@y  
似乎一切都解决了?不。 WjY{rM,K  
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。 ,l$NJt   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 N4a`8dS|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Z#4JA/c!  
r*6"'W>c6  
template < typename Right > % QPWw~}:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BEXQTM3])I  
Right & rt) const h"u<E\g  
  { 'T)Or,d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y8w0eq94  
} msc 1^2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  's>#8;X  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,C{^`Bk-W  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6wb^*dD92  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 b8N[."~:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ).NcLJw_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? CJ9cCtA  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %XJQ0CE<(  
w.J%qWJq  
template < class Action > GSz @rDGY  
class picker : public Action K,eqD<  
  { *?_qE  
public : `E} p77  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <$jKy3@  
  // all the operator overloaded ; .ysCF  
} ; 6kt]`H`cfJ  
\}$*}gW[}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 i1qS ns  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Jo{ zy  
mb0n}I_AC  
template < typename Right > 0).fBBNG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T!l mO?Q  
  { [3j$ 4rP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n}< ir!ZTO  
} y#S1c)vU  
@72x`&|I?u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6IEUJ-M Z  
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。 ycgfZ 3K  
ug^om{e-  
template < typename T >   struct picker_maker `OKo=e~,  
  { CN.6E<9'kK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l^k+E-w\  
} ; Mjb 1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p`>AnfG  
  { 5oz>1  
typedef picker < T > result; ow2M,KU6Z  
} ; YF}9k  
8#+`9GI  
下面总的结构就有了: a(8>n Z,V  
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。 $brKl8P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9v~1We;{$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bj@x$v#/^  
至此链式操作完美实现。 Bu7A{DRf  
%6AYCN?Ih  
UhsO\9}qH  
七. 问题3 0jBKCu  
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。 MWBXs7 5I  
W`#gpi)7N  
template < typename T1, typename T2 > RK?jtb=&A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xN6?yr  
  { U? 8i'5)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $"Afy)Ir  
} fO*)LPen.z  
VR "u*  
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: hIR@^\?  
&oA~ Tx  
template < typename T1, typename T2 > k_]\(myq  
struct result_2 5B%w]n  
  { lZ}P{d'f.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F(deu^s%{  
} ; %fHH{60  
$zdd=.!KiK  
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? z~F37]W3[  
这个差事就留给了holder自己。 {3_Gjb5\\4  
    }A-{6Qe  
mv{<'  
template < int Order > s~L`53A  
class holder; $( S*GF$S  
template <> y)P&]&"?  
class holder < 1 > c8T/4hU MN  
  { Tru c[A.2Z  
public : >GgE,h  
template < typename T > bn$)f6%  
  struct result_1 {Jrf/p9w  
  { \H^;'agA  
  typedef T & result; veV_be{i  
} ;  q$F)!&  
template < typename T1, typename T2 > (}G!np  
  struct result_2 Ddb-@YD&+0  
  { 4iwf\#  
  typedef T1 & result; v{r1E]rY  
} ; iecWa:('  
template < typename T > [~COYjp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +@e }mL\8  
  {  012Lwd  
  return (T & )r; IAYACmlN&  
} Hj2<ZL  
template < typename T1, typename T2 > ((qGh>*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vTdUuj3N  
  { sJOV2#r  
  return (T1 & )r1; B;V5x/  
} vHS2q >  
} ; guU=NQZ  
0Q7MM6  
template <> >Co)2d]  
class holder < 2 > sZKEUSFD #  
  { RB [/q:  
public : [_V:)  
template < typename T > ul$,q05nb  
  struct result_1 H37Qg ApB  
  { ~T% Ui#Gc  
  typedef T & result; H;QA@tF>5  
} ; Pubv$u2  
template < typename T1, typename T2 > q(gjT^aN  
  struct result_2 j1A|D   
  { !.*iw k`  
  typedef T2 & result; 9p4y>3  
} ; X &D{5~qC  
template < typename T > NEw $q4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~cIl$b  
  { "kU]  
  return (T & )r; 1 DqX:WM6  
} h/HH Kn  
template < typename T1, typename T2 > >k;p.Pay%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \%TyrY+`K  
  { <[ZI.+_Wt  
  return (T2 & )r2; =G4u#t)  
} *1$    
} ; P_&p=${  
nM8[  
*GJ:+U&m[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b!^@PIX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }RIU8=P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <!F3s`7~  
9,scH65x  
return l(i, j) = r(i, j); _w>uI57U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V&%C\ns4  
Bd&`Xfebj  
  return ( int & )i; VO_dA4C}z  
  return ( int & )j; FqZgdmwR  
最后执行i = j; M?$ZJ-  
可见,参数被正确的选择了。 oxzq!U  
n'M>xq_  
w"~<h;  
:^#vxdIC?  
)c+k_;t'+  
八. 中期总结 DW>ES/B8$(  
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: [EOVw%R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @PX\{6&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  R%"K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Vm,,u F  
I3(d<+M  
!),t"Ae?>  
to`mnp9Z  
T<yb#ak  
8EI:(NE*J  
九. 简化 $gvr -~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?:uNN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VD [pZ2;4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "VTF}#Uo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (`c G  
  +-*/&|^等 :h*a rT4{  
2. 返回引用。 Jzex]_:1~  
  =,各种复合赋值等 w7 *V^B  
3. 返回固定类型。 )/>A6A:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~*-qX$gr  
4. 原样返回。 /iG7MC\`  
  operator, 'SV7$,mK@  
5. 返回解引用的类型。 R\O.e  
  operator*(单目) x+7*ADKb  
6. 返回地址。 l'"'o~MC  
  operator&(单目) 7u|B ](FS  
7. 下表访问返回类型。 wk @,wOt  
  operator[] [_.n$p-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 24B<[lSK  
  operator<<和operator>> iKAusWj  
3i=Iu0  
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。 |8U;m:AS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B<,YPS8w  
Z h'&-c_J  
template < typename Left > d1G8*YO@  
struct value_return H M:r0_  
  { T1bd:mC}n  
template < typename T > kO_5|6  
  struct result_1 # {PmNx%M  
  { ppN} k)m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KY.ZT2k  
} ; 76@qHTh }  
Q2QY* A  
template < typename T1, typename T2 > f~ U.a.Fb  
  struct result_2 >5ChcefH  
  { s&Yi 6:J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8ObeiVXf)  
} ;  f^b K=#  
} ; ^sClz*%?  
N$#\Xdo  
iqPBsIW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '*T]fND4  
LW:1/w&pv  
下面我们来剥离functor中的operator() 5-vo0:hk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "pvH0"Q*  
#g9ZX16}  
return l(t) op r(t) <]d LX}C)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E=w3=\JP  
return op l(t) nc?B6IV  
return op l(t1, t2) lm0N5(XP  
return l(t) op Tv$sqVe9  
return l(t1, t2) op $[ z y  
return l(t)[r(t)] wT_h!W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7wVH8^|  
5kMWW*Xtf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .F2 :!h$  
单目: return f(l(t), r(t)); /,tAoa~FA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (S /F)?  
双目: return f(l(t)); 'jfRt-_-  
return f(l(t1, t2)); j-b*C2l  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^%<pJMgdF  
K7(MD1tk  
struct meta_divide r>t1 _b+nu  
  { ,wj"! o#  
template < typename T1, typename T2 > jndGiMA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qa4MZj ;$K  
  { EgM*d)X  
  return t1 / t2; JL^2l$up  
} ',=g;  
} ; 5V5w:U>_z  
S Xr%kndS  
这个工作可以让宏来做: C9~~O~7x  
#Dy?GB08  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X#p Wyo~  
template < typename T1, typename T2 > \ TqAPAHg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BmBz}:xMez  
以后可以直接用 %X1x4t]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z`3( ,V  
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 l67Jl"v  
(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。。。) diT=x52  
cgT  
s0"e'  
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 = |U@  
TzG]WsY_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o l ({AYB  
class unary_op : public Rettype sen=0SB/  
  { UKBJ_r  
    Left l; 6lFfS!ZFA  
public : rf K8q'@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ol/N}M|3  
nsuX*C7  
template < typename T > xge7r3i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ip *g'  
      { wdas1  
      return FuncType::execute(l(t)); 3HC  
    } CA s>AXbs  
H=^K@Ti:  
    template < typename T1, typename T2 > <V&5P3)d9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gc,_v3\  
      { gAbD7SE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >SmV74[s2  
    } C NrII sJ  
} ; []pN$]+c  
#f,y&\Xmf  
\2v"YVWw  
同样还可以申明一个binary_op nv/[I,nw  
t ?eH'*>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @%ECj)u`O  
class binary_op : public Rettype f'Mop= .  
  { ,_ 2x{0w:>  
    Left l; A#y@`} ]!'  
Right r; b^CNVdo'  
public : L"(4R^]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {]N3f[w  
L,_.$1d  
template < typename T > N"7]R[*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t0E51Ic@  
      { B4H!5b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g_.^O$}  
    } m_NCx]#e   
EG<s_d?  
    template < typename T1, typename T2 > 8At<Wic  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ['qnn|  
      {  :$r ^_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YA]5~ ZE\  
    } I:j3sy  
} ; ~mz%E  
@mQ:7-,~  
P ,mN >  
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 Gu0 ,)jy\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 # TkR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QO;4}rq  
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。 KW3+luI6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Li{~=S@N*  
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。。。 )7cb6jCU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _.)eL3OF  
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) )6X.Nfkb^k  
下面是修改过的unary_op -7qIToO.  
aoW6U{\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <yUstz,Xu^  
class unary_op v $({C  
  { KA s1(oG  
Left l; afG{lWE)  
  ~.g3ukt  
public : 8MwK.H[U  
ts~{w; c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DvXHK  
#/S {6c  
template < typename T > gXFWxT8S  
  struct result_1 cI0 ]}S  
  { d9^E.8p$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 30j|D3-  
} ; ?=Pd  
,El!fgL  
template < typename T1, typename T2 > 2\D8.nQr  
  struct result_2 ;t#]2<d*  
  { LJlZ^kh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aBuoHdg;  
} ; V&{MQWy  
rJyCw+N0  
template < typename T1, typename T2 > >h~IfZU1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const je,}_:7  
  { = "ts`>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |,C#:"z;  
} }WLh8i?_  
d I'SwnR  
template < typename T > JH,/jR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sN=6gCau  
  { jH;Du2w  
  return OpClass::execute(lt(t)); `6=-WEo  
} pL1i|O  
hf6f.Z  
} ; <=K qc Hb  
6 ,ANNj  
_u0$,Y?&|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g2cVZ!GIj  
好啦,现在才真正完美了。 xb2?lL]  
现在在picker里面就可以这么添加了: tl yJmdl  
T.e.{yO  
template < typename Right > 7j<e)"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~"x5U{K48S  
  { 4vnUN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f>jwN@(  
} +|cI:|H>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >TL^>D  
<i?a0  
^Mkk@F&1  
Xf'=+f2p  
,U,By~s  
十. bind sUkm|K`#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6rti '  
先来分析一下一段例子 )KSoq/  
K+\nC)oG  
AEirj /  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "d/s5sP|S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jR ~DToQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {Bvj"mL]j  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F?+3%>/A @  
我们来写个简单的。 {BBw$m,o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RrrK*Fk8=  
对于函数对象类的版本: unl1*4e+  
K]oM8H1  
template < typename Func > ^y.nDs%ZT7  
struct functor_trait q-$`k  
  { gApoX0nrv  
typedef typename Func::result_type result_type; &$FvWFRh#  
} ; nv0@xnbz  
对于无参数函数的版本: q(o/yx{bm  
5FKBv e@  
template < typename Ret > JNI>VP[c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z [Xa%~5>5  
  { `NRH9l>B7  
typedef Ret result_type; ` m@U!X  
} ; : 9!%ZD  
对于单参数函数的版本: "bQ[CD  
FjfN3#qlg  
template < typename Ret, typename V1 > 9W7#u}Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j|fd-<ng  
  { le)DgIT>=  
typedef Ret result_type; 8ip7^  
} ; .Ce8L&cU  
对于双参数函数的版本: OWjJxORB  
. v)mZp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0BPMmk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IakKi4(  
  { `g ''rfk}  
typedef Ret result_type; 9<E g}Ic  
} ; mdih-u(T|  
等等。。。 ITJ q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jn%kG ~]'Q  
F!!N9VIC  
template < typename Func > -cF'2Sfr  
struct func_return ~,6b_W p/  
  { 5AeQQU  
template < typename T > sd re#@n}  
  struct result_1 \t4tiCw  
  { Z,7R;,qX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H[Q_hY[>V  
} ; r`\A nT?  
mg:!4O$K  
template < typename T1, typename T2 > iTo k[uJ}  
  struct result_2 `s#Hq\C  
  { m`? MV\^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A1Y7;-D  
} ; <G8w[hs  
} ; %GEJnJ  
&NZfJs  
hjx)D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NtGn88='{  
cS .i  
template < typename Func, typename aPicker > w)] H ^6  
class binder_1 4 {GU6v)f  
  { \(UKd v  
Func fn; L #[]I,  
aPicker pk; X<OSN&d  
public : #.B"q:CW*P  
=nUW'  
template < typename T > [`=LTBt  
  struct result_1 #_  C  
  { &fP XU*l4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &F$:Q:* *  
} ; &:B<Q$g#  
]<uQ.~  
template < typename T1, typename T2 > R5_i15<  
  struct result_2 8[%Ao/m  
  { qa >Ay|92e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [&S}dQ"  
} ; Oeya%C5'  
\a^,sV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} th5g\h%j*  
^}yg%+  
template < typename T > AF,BwLN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N6QVt f.  
  { 'Yy&G\S  
  return fn(pk(t));  @gGRm  
} 7\ SUr9[  
template < typename T1, typename T2 > BZK`O/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Kl`VP=c  
  { a@d=>CT$  
  return fn(pk(t1, t2)); .4.pJbOg  
} 0"k |H&  
} ; [p r"ZQ]  
Y]`.InG@  
6qvp*35Cx  
一目了然不是么? %!Q`e79g8  
最后实现bind N@o?b  
xh@-g|+g  
eBN)g^  
template < typename Func, typename aPicker > _#$9 y1bd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w>?Un,K  
  { _cDF{E+;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _+f+`]iM  
} D]! aT+  
%Tn#-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N^?9ZO   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 uv{P,]lK  
Jc4L5*Xn/  
十一. phoenix cX!Pz.C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: or ;f&![w  
~rbIMF4T`]  
for_each(v.begin(), v.end(), }]P4-KqI  
( q!'rz  
do_ Z@D*1\TG=  
[ X+8B!F  
  cout << _1 <<   " , " +~Cy$M CX  
] F r?z"  
.while_( -- _1), e59dVFug.U  
cout << var( " \n " ) P3tx|:gV  
) 4_M>OD/"  
); /BKe+]dS*  
7J$b$P0}  
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: {0\,0*^p  
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 1r[@(c0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )QKf7 [:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {C*\O)Gep  
u9-nt}hGYM  
6&v? )o  
template < typename Cond, typename Actor > Tn-C>=tR~%  
class do_while DdV'c@rq+  
  { V% TH7@y  
Cond cd; %n0;[sD0A  
Actor act; UnWW/]E  
public : r~[vaQQ6L  
template < typename T >  EEy$w1ec  
  struct result_1 d4[(8} x$/  
  { Tq<2`*Qs  
  typedef int result_type; [}mA`5  
} ; @* 1U{`  
>gtQw!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >v;8~pgO  
:y]Omp  
template < typename T > \@a$'   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Rxpn~QQ  
  { vP!GJX &n5  
  do iSK+GQ~  
    { D.!~dyI.,$  
  act(t); ytEC   
  } ~.Ik#At  
  while (cd(t)); G* %t'jX9  
  return   0 ; wl=61 Mb  
} -OZ 5vH0  
} ; ^:, l\Y  
RH0>ZZR  
c2l_$p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  2B~wHv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l kIn%=Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z5\;OLJS,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `XTh1Z\  
下面就是产生这个functor的类:  84zTCX  
%bXx!x8(  
]6Ug>>x5  
template < typename Actor > zkM"cb13q/  
class do_while_actor .uo.N   
  { C=Fzu&N}  
Actor act; !4@G3Ae22  
public : #4LFG\s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~Z/ ^c,[:  
}Y(]6$uS  
template < typename Cond > AZ|yX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,"-Rf<q/  
} ; G%p~m%zIK  
[t\B6XxT  
t5k!W7C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dth&?/MERL  
最后,是那个do_ 5@Bu99`  
]36sZ *  
;.s l*q1A  
class do_while_invoker t,)N('m}=  
  { bZ _mYyBh  
public : <<A`aU^fX  
template < typename Actor > Wx'Kp+9'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const | aQ"3d  
  { $Kj&)&M  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z[!d*O%R_  
} Ey{%XR+*;  
} do_;  1iT\df  
23(=Xp3;>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >Y 1{rSk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K[\'"HyQ,X  
最后来说说怎么处理break和continue {@}?k s5  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 .Jb$l$5'w  
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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