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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (A2U~j?Ry}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l-Fmn/V  
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, 22PGWSQ  
wJ/ ~q)  
G IK u  
QT7_x`#J~o  
  class filler \y@ eBW  
  { 8KZ$ F>T]>  
public : Pb3EnNqYbM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z%KL[R}^w;  
} ; 4YBf ~Pp  
~.FnpMDY  
j_(?=7Y3g  
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: (e 0_RQ  
jm4)gmC  
\3L$I-]m  
iY}QgB< M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |^>u<E5  
IC\E,m  
V;P1nL4L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "Jf4N  
 .fbYB,0w  
l'W3=,G[?  
/(y4V  
二. 战前分析 _d/GdeLs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rtcJ=`)0`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uF+);ig  
m\l51}xz  
Vn@A]Jx^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *h>OW  
  /* --------------------------------------------- */ CgN]dx* `  
vector < int *> vp( 10 ); 3e#x)H/dr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >\Z lZ  
/* --------------------------------------------- */ mf+K{y,L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `CPZPp,l6`  
/* --------------------------------------------- */ s z;=mMr/Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); md.*  
  /* --------------------------------------------- */ }R4(B2vup  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m2jwqx{G  
/* --------------------------------------------- */ "$# $f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~}epq6L>  
3O#~dFnp  
\a\^(`3a[  
aeLBaS  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1hF2eNh  
1._1, _2是什么? 2Y9y5[K,F)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "tqS|ok.  
2._1 = 1是在做什么? unx;m$-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。 3S;>ki4(0  
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。 muW`pm  
Bi'I18<  
,oC= {^l{  
三. 动工 I:r($m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9NJ=~Ub-  
?aP1  
Iz 1*4@  
?psOj%  
template < typename T > ]!n*V/g  
class assignment hz&^_ G6`  
  { Y+|L 3'H  
T value; r!"CH5dT  
public : U{j5kX  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9OE_?R0c!  
template < typename T2 > KteZK.+#:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L&+% Wd~  
} ; 1"mnzbf8*  
AaJ,=eQ  
@SX%? mk8G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iuvtj]/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WiPM <'  
}Z~pfm_S  
8Sd?b5|G~  
" 8~f  
  class holder V#n?&-{V  
  { B^E2UNRA  
public : 8A`p  
template < typename T > q g) Af  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6$xo# }8  
  { D4YT33$tC  
  return assignment < T > (t); WM~J,`]J  
} }TXp<E"\  
} ; &!3VqHQ`  
`kaR@t  
V\e13cL]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `?Y_0Nh>  
d;@E~~o?B]  
  static holder _1; ^sr:N5~z`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C*Y :w  
_47j9m]f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r"Hbr Qn  
而不用手动写一个函数对象。 X^?|Sz<^E  
7]<F>97  
vV$hGS(f~  
p*(U*8Q  
四. 问题分析 M ,.0[+  
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。 )'/nS$\E:  
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。 j\jL[hG_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s[vPH8qb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vTe$77n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >*<6 zQf  
+73=2.C0  
五. 问题1:一致性 =:ya;k&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,?7xb]h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e0G}$ as  
FVvv   
struct holder 'p|Iwtjn>  
  { oF 1W}DtA  
  // khKv5K#)  
  template < typename T > cq@_*:~Or  
T &   operator ()( const T & r) const 3. K{T  
  { Lk8W&|;0|  
  return (T & )r; v"G%5pq*\  
} ? bUpK  
} ; ]%WD} 4e  
]ft~OqLg!  
这样的话assignment也必须相应改动: >yPFL'  
=2vMw]  
template < typename Left, typename Right > /eU1(oo&`5  
class assignment =0!\F~  
  { X+'^ Sp  
Left l; u+I r:k  
Right r; /w}B07.  
public : D=q;+,Pc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O[5_ 9W 4  
template < typename T2 > d-#u/{jG)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #*7/05)  
} ; FJwZo}<6E  
mV! @oNCK  
同时,holder的operator=也需要改动: ~T p8>bmSR  
f>"!-3  
template < typename T > :<WQ;q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I!soV0V U]  
  { b[&,%Sm+6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BC$;b>IUA  
} &ttv4BC^r  
"`$'tk[  
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。 7/U<\(V!g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s&QBFyKtJ  
&Curvc1fm  
return l(rhs) = r; TJ%]{%F  
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。 q|]0on~ ]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: foP>w4pB  
Ql6ai  
template < typename Tp > yBD2  
class constant_t h3;o!FF  
  { H-\ {w    
  const Tp t; >`rNT|rg  
public : 5E oWyy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HHu7{,  
template < typename T > l:5CM[mZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _WjETyh [H  
  { Uf2v$Jl+Yh  
  return t; Kn!0S<ssR  
} z kX-"}$8  
} ; dbq{a  
k,*#I<($  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。   L@k;L  
下面就可以修改holder的operator=了 *|,ykb>  
UmD-7Fd  
template < typename T > %&=(,;d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rJc)< OZjT  
  { Jn <^Q7N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7)(`  
} pJ*#aH[ySP  
Oih2UrF  
同时也要修改assignment的operator() AZ9\>U@hD  
%3l;bR>  
template < typename T2 > ^ Mvsq)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1f pS"_}  
现在代码看起来就很一致了。 4gkV]" H!  
#Wc #fP  
六. 问题2:链式操作 Wru  Fp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3}#XA+Z  
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。 c!u}KVH  
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。 ;iC'{S  
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。 PVkN3J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PqJ*   
=[)N6XV3  
template < typename T > y!6:  
struct result_1 ,M/#Q6P0}  
  { va/4q+1GfH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MkNURy>n&  
} ; j'40>Ct=i  
<Ec)m69P  
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: Va |9)m  
xjhAAM  
template < typename T > M}oFn}-T9a  
struct   ref k'I_,Z<,  
  { tj^:SW.0  
typedef T & reference; S_ -QvG2  
} ; };|PFWs  
template < typename T > 5 *pN<S  
struct   ref < T &> ks#Z~6+3  
  { /jn3'q_,  
typedef T & reference; 4@mXtA  
} ; u g:G9vjQ  
i(f;'fb*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6[h$r/GXh"  
f~"V  
template < typename T > FvNSu"O~K1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v.LUK  
  { wAOVH].  
  return l(t) = r(t); nM.?Q}yO~  
} Nj-rZ%&  
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。 c.{&~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h. (;GJO  
cD`O+WA2K  
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 $t H.np  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B?ob{K@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >'TD?@sr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aCi^^}!  
最后的布局是: pn%|;  
                Add ^'I5]cRa  
              /   \ M7<#=pX&  
            Divide   5 @oc%4~zl  
            /   \ ]vkHU6d  
          _1     3 .f<VmUca  
似乎一切都解决了?不。 fYQi#0drn  
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。 hCvLwZ?LF  
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。 Ufe  
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: :9 iOuu  
Nx (pJp{S  
template < typename Right > $0S"Lh{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j _9<=Vu  
Right & rt) const >.wd)  
  { #M^Yh?~%w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;6 qdOD6  
} *;yMD-=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o4 g  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {ZM2WFpE  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 zu*G4?]~h  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 e, 0I~:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6N+)LF}P b  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? F4<2.V)#-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: G1^!ej  
%PdYv _5  
template < class Action > MVv^KezD  
class picker : public Action M@X#[w:  
  { |21hY  
public : rHBjR_L.2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2T%f~yQ^  
  // all the operator overloaded ^?]H$e  
} ; LP-Q'vb<=  
z(X6%p0  
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。 j"sO<Q{6%  
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: N5Mz=UgB  
yW(+?7U  
template < typename Right > LLY;IUK!R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eL?si!ZL^  
  { yIf}b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LqsJHG  
} ^r :A^q  
)9jQ_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / lM~K:  
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。 6Oba}`)q9  
8 (h  
template < typename T >   struct picker_maker ^QQ NJ  
  { 3X,{9+(F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `h3}"js  
} ; 9Zsb1 M!n>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8si^HEQ8  
  { ~[y+B0I3  
typedef picker < T > result; rPpAg  
} ; ({nSs5)$  
Od]xIk+E  
下面总的结构就有了: \` ^Tbn:  
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。 T|2%b*/  
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。 V@'S#K#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "[S 6w  
至此链式操作完美实现。 gbf=H8]  
. \0=1P:  
*+Q*&-$  
七. 问题3 l{o{=]x1  
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。 K/+C6Y?  
10IPq#Jj  
template < typename T1, typename T2 > [gp:nxyfQm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iw7r}G  
  { I8;[DP9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F/>Pv q]  
} ^tcBxDC"]  
X )s7_  
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: *Y0,d`  
nnl9I4-O  
template < typename T1, typename T2 > O~'yP @&`  
struct result_2 J\D3fh97-  
  { $QBUnLOek&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z35Rjhj9  
} ; $-fY8V3[  
1ZFSz{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "q/M8  
这个差事就留给了holder自己。 AV3,4u  
    >! .9g  
|bnjC$b*  
template < int Order > XqH<)B ]  
class holder; AK?j1Pk  
template <> xU<lv{m`D  
class holder < 1 > NP*0WT_gB  
  { : X|7l?{xW  
public : J3^ZPW  
template < typename T > qJt gnk|  
  struct result_1 ZUW>{'[K  
  { 3F!+c 8e  
  typedef T & result; ]sAD5<;  
} ; ):ZumG#o  
template < typename T1, typename T2 > }l!_m.#e  
  struct result_2 0N;d)3  
  { !r0P\  
  typedef T1 & result; zRFM/IYC  
} ; z5vI0 N$  
template < typename T > as!j0j%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S,RJ#.:F[t  
  { 9W$)W  
  return (T & )r; eJp-s" %  
} 9'h^59  
template < typename T1, typename T2 > !OgoV22  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o|q#A3%?  
  { S6tH!Z=(g  
  return (T1 & )r1; {o%R~{6  
} V/}8+Xq  
} ; L(8dK  
uI&M|u:nT  
template <> xR`2+t&t  
class holder < 2 > jpv,0(  
  { E/']M~Q  
public : >;W(Jb7e  
template < typename T > mDf WR  
  struct result_1 ]t;5kj/  
  { ]bweQw@i  
  typedef T & result; X-F HJ4  
} ; #?6RoFgMe  
template < typename T1, typename T2 > ]!:Y]VYN)\  
  struct result_2 rtE,SN  
  { h cXqg  
  typedef T2 & result; V1A3l{>L  
} ; -#x\E%v.F  
template < typename T > .y+U7 "?s*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L{p-'V  
  { ht9b=1wd%s  
  return (T & )r; H]X)@n>  
} EPy/6-5b  
template < typename T1, typename T2 > hGV/P94  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q~_x%KN/`  
  { }L9j`17  
  return (T2 & )r2; `Cxe`w4  
} o w[qpP[  
} ; p]4 sN  
3IFU{0a`  
UI;{3Bn  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 a"0~_=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 55p=veq \  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 90}B*3x  
F9W5x=EK\  
return l(i, j) = r(i, j); a~>h'}C>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) : 6V 8  
Q>$L;1E*,  
  return ( int & )i; ]EQ/*ct  
  return ( int & )j; yk2j&}M  
最后执行i = j; `l"~"x^Rr  
可见,参数被正确的选择了。 {eUfwPAa3  
6< Z9p@6  
lV'83  
=w-H )  
EA.U>5Fq  
八. 中期总结 &=bI3-  
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: 2-84  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mX^RSg9E}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zn|}YovY+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5Y^ YKV{  
)3sb 2 #  
G\%hT5^  
za7wNe(s  
_wCSL.  
e$=|-J z  
九. 简化 J?'!8,RX  
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。 y e'5 A   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cDg27xOUi  
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: 46~ug5gV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r$5!KO  
  +-*/&|^等 sa*-B  
2. 返回引用。 Gj3/&'k6  
  =,各种复合赋值等 'Iu(lpF&  
3. 返回固定类型。 *OiHrI9y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0 i"OG( ,  
4. 原样返回。 '! (`?  
  operator, k W,|>  
5. 返回解引用的类型。 v0=~PN~E  
  operator*(单目) ,dBI=D'  
6. 返回地址。 m='OnTeOE  
  operator&(单目) l<0V0R(  
7. 下表访问返回类型。 odDt.gQXU  
  operator[] l t{yo\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [FN4_  
  operator<<和operator>> #/2W RN1L  
XS`=8FQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 MfK}DEJK,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'D17]Lp~.  
jR@J1IR<  
template < typename Left > 9 t o2V  
struct value_return }4wIfI83K,  
  { x5"F`T>Y  
template < typename T > bYB:Fe=2  
  struct result_1 ~-K<gT/  
  { bZd)4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :%kJ9zW  
} ; @zAav>  
K %Qj<{)  
template < typename T1, typename T2 > Nd;,Wz]  
  struct result_2 ~2M+Me  
  { {>8u/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L__J(6,V2  
} ; vu=`s|R  
} ; Lzy Ix!S  
r E<Ou"  
:+$/B N:iO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EViQB.3w\  
>cRE$d?  
下面我们来剥离functor中的operator() GK8x<Aq%z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >do3*ko A  
ZD t|g^  
return l(t) op r(t) o}VW%G"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O\ph!?L  
return op l(t) Hsvu&>[`S  
return op l(t1, t2) XR.Sm<A[  
return l(t) op 02 6|u|R  
return l(t1, t2) op J'4V_Kjg-  
return l(t)[r(t)] e!.r- v9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fd/?x^Z  
J~(M%] &k^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -wUw)gJbM  
单目: return f(l(t), r(t)); o.M.zkP a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mmx; Vt$i  
双目: return f(l(t)); . Q$/\E  
return f(l(t1, t2)); gRQV)8uh  
下面就是f的实现,以operator/为例 ylVBK{w9  
=VPJ m\*V  
struct meta_divide SC/V3f W,  
  { l>iE1`iL<  
template < typename T1, typename T2 > #oQDt'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XWNDpL`j5  
  { } D0Y8  
  return t1 / t2; <Q|(dFr`v  
} 5Ff1x-lQ  
} ; v dR6y  
'>0rp\jC  
这个工作可以让宏来做: >+ E  
`6BjNV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'X{J~fEI!  
template < typename T1, typename T2 > \ ;JAb8dyS2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  1@p'><\  
以后可以直接用 :rhh=nHgn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \Cz uf   
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 Md(h-wYr  
(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。。。) y`Km96 Ui  
YKWts y  
<QZ X""  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 $9m>(b/;n  
^s[OvJb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .GH#`j  
class unary_op : public Rettype R<FW?z*  
  { +Oa+G.;)o4  
    Left l; }!n90 9 L  
public : [Adkj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QH.zsqf(  
T3#KuiwU9  
template < typename T > "{Jq6):mp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ZXL  
      { pR*)\@ma  
      return FuncType::execute(l(t)); "? t@Y  
    } <oP"kh<D4  
Q\k|pg?  
    template < typename T1, typename T2 > e~iPN.'1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PShluhY  
      { _8eN^oc%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZclZD{%8J  
    } 6y d/3k  
} ; 0b~{l;  
NP?hoqeKs  
IQya{e  
同样还可以申明一个binary_op @h$4Mt7N  
F4`5z)<*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]f< H?  
class binary_op : public Rettype %tC3@S  
  { ;;; {<GEQ  
    Left l; -D-]tL6w  
Right r; UxS@]YC  
public : 5^+QTQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (iO8[  
g (:%E  
template < typename T > bL9EX$P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?!d\c(5Gt  
      { NP_b~e6O=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $b=4_UroS  
    } VvJ]*D+e  
*4oj' }  
    template < typename T1, typename T2 > tH\ aHU[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;4] sP^+  
      { k~+(X|!5w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zJ7=r#b  
    } k,UezuV  
} ; '4J];Nj0  
X \GB:#:X  
Z+?V10$  
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 cm!|A)~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <!qv$3/7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q $5U5hb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~DJ>)pp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6}aH>(3!A  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d5z?QI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S+7:fu2?+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) tbr1mw'G  
下面是修改过的unary_op G*x"drP  
6;8Jy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z/&2Se:  
class unary_op Yo$NE  
  { L dyTB@  
Left l; %:~LU]KX  
  7[}K 2.W.  
public : ]J aV +b'O  
1tMs\e-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v2tKk^6`(i  
4gRt^T-?  
template < typename T > RO10$1IW.2  
  struct result_1 u_~*)w+mS@  
  { },@1i<Bb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5C^oqUZ  
} ; {vL4:K  
Ka$YKY,  
template < typename T1, typename T2 > [EX@I =?  
  struct result_2 /v^1/i  
  { Aa#WhF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; Fi(zl  
} ; a?]"|tQ'  
;E{k+vkqy  
template < typename T1, typename T2 > j>KJgSs]&\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]*M-8_D  
  { ">LX>uYmX-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K4V\Jj1l  
} OE4hG xG  
SK @%r  
template < typename T > 7@@,4_q E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l(CMP!mY  
  { I2R" Y<  
  return OpClass::execute(lt(t)); G?t<4MT v  
} yK #9)W-  
jhN]1t /\X  
} ; $aFCe}3b<  
>#Obhs|S{C  
bQ3EBJT{P  
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 b?~%u+'3  
好啦,现在才真正完美了。 O DLRzk(  
现在在picker里面就可以这么添加了: bZB7t`C5  
!&k}YF  
template < typename Right > $%3"@$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ? !dy  
  { DnZkZ;E/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {M.OOEcIp  
} rrSsQq  
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。 (<"uV%1  
S3G9/  
\9%SR~  
&H`AS6  
%FDv6peH  
十. bind g2&%bNQ-5  
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。 (pl|RmmDz  
先来分析一下一段例子 ^"?fZSC  
=y$|2(6  
:'pLuN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #9a\Ab  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7t@r}rC,K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *x;&fyR  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +@ FM~q  
我们来写个简单的。 ]hPu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ig sK7wn  
对于函数对象类的版本: ^bZ'z  
mYy{G s7  
template < typename Func > LL}|# %4d  
struct functor_trait r}1.=a  
  { xxsax/h  
typedef typename Func::result_type result_type; 7l%]/`Y-  
} ; _Prh&Q1zs  
对于无参数函数的版本: zv^km5by  
DhVF^=x$  
template < typename Ret > R@+%~"Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X &z|im'd  
  { @]rl2Qqe  
typedef Ret result_type; ;9+[t8Y)D  
} ; lD%Fk3  
对于单参数函数的版本: !m* YPY31  
/:YM{,]  
template < typename Ret, typename V1 > Fbpe`pS+V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xejQ!MAB  
  { 7Ntt#C;]U  
typedef Ret result_type; OVo3.  
} ; _>G.  
对于双参数函数的版本: \%qzTk.&r  
TspuZR@2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /oWn0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eYN =?  
  { /*zngp @  
typedef Ret result_type; )nK-39,G  
} ; I:ag}L8`  
等等。。。 r}-si^fo;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rY~!hZ  
,#u"$Hz8p  
template < typename Func > _DlX F  
struct func_return _:B/XZ  
  { hLqRF4>L  
template < typename T > co93}A,k  
  struct result_1 &tAhRMa  
  { <K(qv^C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t+ ,'  
} ; Qcy /)4Hfg  
LkUYh3  
template < typename T1, typename T2 > Xiy9Oeq2uh  
  struct result_2 <? Z[X{  
  { \ r^#a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *[P"2b#  
} ; g[NmVY-o  
} ; 8zMt&5jD  
]f3[I3;K  
W7F1o[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $j+RUelFY  
9?jD90@ }  
template < typename Func, typename aPicker > |2$wJ$ I  
class binder_1 V>$A\AWw  
  { VP7g::Ab  
Func fn; xzZ2?z Wi  
aPicker pk; T uk:: .jD  
public : @d+NeS  
,EE,W0/zzM  
template < typename T > YR 5C`o  
  struct result_1 P1r)n{;  
  { 6D=9J%;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u%o]r9xl'  
} ; d;4LHQ0yU  
tRl01&0S  
template < typename T1, typename T2 > g+X .8>=  
  struct result_2 Rz #&v  
  { ~yGD("X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #cnh ~O  
} ; ($h`Y;4  
2@A%;f0Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t-gLh(-.  
yGxAur=dE  
template < typename T > l"{1v ~I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )U?5O$M;lE  
  { -E$(<Pow~\  
  return fn(pk(t)); tyW5k(>  
} ?g6xy[  
template < typename T1, typename T2 > JB <GV-l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /.1yxb#Z?,  
  { >!D^F]CH  
  return fn(pk(t1, t2)); SJ4+s4!l <  
} ep$C nBwE  
} ; <T3v|\6~H  
YQH=]5r  
)$> pu{o  
一目了然不是么? A(2\Gfe  
最后实现bind .Wr%l $~  
A=PJg!  
XK";-7TZt  
template < typename Func, typename aPicker > x$:P;#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) --> ~<o  
  { g5YDRL!Wh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c)b/"  
} tF/)DZ.to  
!:GlxmtoW?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AgBXB%).  
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。 d :a*;F  
RCL}bE  
十一. phoenix -](NMRqfN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C'wRF90  
Sb/`a~q ^  
for_each(v.begin(), v.end(), xa=Lu?t%<  
( a7? )x])e  
do_ x @a3STKT  
[ J [k,S(Y  
  cout << _1 <<   " , " G0izZWc  
] ?_@_NV MY  
.while_( -- _1), BM vGw  
cout << var( " \n " ) ^?~WIS  
) xnR;#Yc  
); #hQ#_7  
NKSK+ll2  
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: ;UAi>//#   
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 Qvx[F:#Tk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P4VMGP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~~B`\!n7  
t++ a  
UA8*8%v  
template < typename Cond, typename Actor > F YLBaN  
class do_while UyUz_6J  
  { +wHrS}I#g  
Cond cd; %3:[0o={d  
Actor act; J-k/#A4o  
public : K!+IRA@  
template < typename T > 8E+]yB"  
  struct result_1 C9FzTg/c  
  { vT&) 5nN  
  typedef int result_type; 4%GwCEnS  
} ; 2LTMt?  
`q$a p$?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YaT6vSz  
%*A|hK+G:W  
template < typename T > JG:li} N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0^-1/Ec  
  { <y4WG  
  do o?O> pK  
    { #3_t}<fX  
  act(t); !P"@oJ/Yy_  
  } [gybdI5wur  
  while (cd(t)); 9sI&&Jg  
  return   0 ; LFskNF0X  
} $SbgdbX  
} ; nkxv,_)ZT  
"8#EA<lsS  
JnY.]:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |nMg.t`8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yP^C)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Pe,:FIp,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0|=,!sY  
下面就是产生这个functor的类: `:Bm@eN  
7/969h^s  
us7t>EMmB  
template < typename Actor > !LX)  
class do_while_actor ,s~d39{  
  { itn<c2UyA  
Actor act; )L0NX^jW;  
public : J P1XH k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +td]g9Ie  
 %ZR<z$  
template < typename Cond > gy*c$[NS$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %jErLg  
} ; ]=Dzr<*v  
?glK~G!i  
ec sQshR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Re<@ .d  
最后,是那个do_ |6O7_U#q  
NE)Yd7m-  
5I6u 2k3  
class do_while_invoker |\<L7|hb9  
  { E rrs6  
public : crbph.0  
template < typename Actor > ]/6i#fTw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  X? l5}  
  { /_D_W,#P  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3Ow bU  
} t8ZzBD!dP  
} do_; f6])M)  
{bP )Fon  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [lz#+~rOS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \n<9R8g5  
最后来说说怎么处理break和continue m FgrT  
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。 Z'!i"Jzq|{  
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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