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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -}<g-*m"q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^Vo"fI`=C  
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, g6' !v  
IcoowZZ   
70iH0j)  
E 5kF^P  
  class filler PW[6/7  
  { ju{%'D!d9  
public : X8 qIia  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T_ ^C#>  
} ; R^{xwI  
! Cb=B  
}:#dV B+  
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: 0\ f-z6  
o~~9!\  
\graMu}-  
P/ aDd@j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t.=Oj  
5+L8\V9;  
b(T@~P/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  X4I]9 t\  
ZgF/;8!~V-  
76MsrOv55  
j+>Q#&h9  
二. 战前分析 LZV}U*  
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。 YBylyVZ  
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 &va*IR  
(+MC<J/i  
f)Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A'g,:8Ou  
  /* --------------------------------------------- */ #]zhZW4  
vector < int *> vp( 10 ); W8* 2;F]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BJIQ zn3  
/* --------------------------------------------- */ 0zV 4`y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |cu`f{E2]  
/* --------------------------------------------- */ wgZrrq/W|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3j&B(aLy  
  /* --------------------------------------------- */ 'G Y/Q5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U"x~Jb3]O  
/* --------------------------------------------- */ -3k;u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )>$^wT  
,>S+-L8  
9.-47|-9C  
oc;VIK)g]c  
看了之后,我们可以思考一些问题: d Uz<1^L  
1._1, _2是什么? uGCtLA+sL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]L(54q;W  
2._1 = 1是在做什么? X%`KYo%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Xu%d,T$G  
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。 Sh$U-ch@  
4WG=m}X  
#Q+R%p  
三. 动工 0x#E4v (UA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H5p5S\g-)  
\\s?B K  
=h[yA f  
@YB85p"]J.  
template < typename T > R-C5*$  
class assignment `,m7xJZ?y  
  { E0jUewG  
T value; ;+9(;  
public : EE9vk*[@C  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3{q[q#"  
template < typename T2 > LaT8l?q q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v>:=w|.HC  
} ; ?%;B`2 nDR  
L5C2ng>  
&CO| Y(+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }{=8&gA0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /&QQ p3  
WVkG 2  
oek #^:pF  
"uS7PplyO  
  class holder EqQ3=XMUL@  
  { xXPUrv5zO  
public : 9 P~d:'Ib  
template < typename T > ?&\h;11T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U%,;N\:_  
  { #'iPDRYy  
  return assignment < T > (t);  Q>[Ce3  
} @ AggznA8  
} ; 4L11P  
'2xcce#  
wzbz }P>  
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: i :EO(`  
c _p[yS  
  static holder _1; o oDdV >  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #!1IP~  
IadK@?X6j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BDp:9yau  
而不用手动写一个函数对象。 rFO_fIJno  
9nO(xJ"e4  
r hZQQOQ  
gE1|lY$NL  
四. 问题分析 r8F{A6iN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h-,?a_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *@~`d*d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Seg#s.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >*{:l,LH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |yU3Kt  
sU0Stg8&b  
五. 问题1:一致性 hw|t8 ShW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k_BSY=$e*D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3Mxz_~  
q>P[nz%  
struct holder _ Q{T';  
  { -Sp/fjlq/  
  // C|9[Al  
  template < typename T > =!YP$hfY  
T &   operator ()( const T & r) const i<bxc  
  { 5U3qr*/;m  
  return (T & )r; J+0/ :00(  
} U(P:Je  
} ; Z$1.^H.Db  
 I}rGx  
这样的话assignment也必须相应改动: h&q=I.3O|?  
b24di  
template < typename Left, typename Right > wFp~  
class assignment gUu&Vy\  
  { =#b4c>  
Left l; dA|Lufy#  
Right r; !2#\| NJk  
public : K_Z+]]$#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z~:/#?/  
template < typename T2 > p8$\uo9YQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :|zp8|  
} ; |$Qp0vOA}  
,RR;VKj  
同时,holder的operator=也需要改动: ,cPkx~w0  
[6G=yp  
template < typename T > {uEu >D$8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \ hrBq^I  
  { I7A7X*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u/;_?zI  
} cl@kRX<7'  
FoQ?U=er  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2.!1kije  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F9v)R #u~  
"OVi /:*B  
return l(rhs) = r; u"*J[M~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^M [#^wv,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =A$Lgk>|  
@>+^W&  
template < typename Tp > )nJzSN=>$  
class constant_t 1bT' u5&  
  { U.Pa7tn  
  const Tp t; D xe-XKNc.  
public : cO8`J&EK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l&\t f`~  
template < typename T > 3L?WTS6(u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H U:1f)a a  
  { '_k>*trV  
  return t; wEZ,49  
} >-UD]?>  
} ; H]Y#pL u|  
i<'{Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t) ;   
下面就可以修改holder的operator=了 |GJBwrL^0  
7z Ohyl?  
template < typename T > 'uws  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,\BfmC_i  
  { )lQN)! .)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0T7M_G'5Q  
} u![4=w  
FP.(E9  
同时也要修改assignment的operator() <GSQ2bX[  
ww-XMz h  
template < typename T2 > "1_{c *ck  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yW%&_s0  
现在代码看起来就很一致了。 >oVc5}  
zC<'fT/rG  
六. 问题2:链式操作 <+ -V5O^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7^n,Ti g  
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。 &*X3c h  
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。 5}<.1ab3V  
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。 z\X60T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H?rSP0.  
7yo|ie@S  
template < typename T > 1-4   
struct result_1 Q,OkO?uY  
  { ]R97n|s_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =~,$V<+c  
} ; %{N>c:2I$  
sZ0g99eX  
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: L+v8E/W  
xmCm3ekmpC  
template < typename T > ~+sne7 6 U  
struct   ref U;x99Go:  
  { ]$*$0  
typedef T & reference; HY*l4QK  
} ; *=($r%)  
template < typename T > k/$Ja;  
struct   ref < T &> ##SLwrg  
  { $xKg }cO  
typedef T & reference; @C!JtgO%  
} ; }`+O$0A  
(1QdZD|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [d!Af4  
>VpP/Qf  
template < typename T > dM);LT8@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0S)"Q^6n y  
  { >qSO,$  
  return l(t) = r(t); nEjo,   
} aL_;`@4  
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。 ?AqrlR]5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j<. <S {  
7AZ5%o  
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 6Y0/i,d*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &xPOp$Sx~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `XQx$I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A5&>!y  
最后的布局是: <) >gg!   
                Add |[lxV&SD .  
              /   \ KUl Zk^a  
            Divide   5 r< d?  
            /   \ $ioaunQKP  
          _1     3 TMnT#ypf<5  
似乎一切都解决了?不。 eZa3K3^  
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。 &4ug3  
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。 !?tu! M<1?  
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: $i1>?pb3  
Hl4vLx@  
template < typename Right > Y/?DSo4G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (hD X4;4  
Right & rt) const e#76h;  
  { +lY\r +;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :Su5  
} hr/xpQW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mI _ 6f~  
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。 ;ph+ZV  
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。 DYy@t^sC  
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。 `Z;B^Y0  
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。 ,d/CU  
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? 8EW`*+%=  
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: =CD:.FG.  
zWKrt.Dg  
template < class Action > fzPgX  
class picker : public Action K284R=j -&  
  { H4K(SGx  
public : m\R@.jkZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8ESkG  
  // all the operator overloaded _BeX7  
} ; jS5t?0  
f"} 0j|Gg  
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。 UC?2mdLt^  
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: @n ~ND).  
RN cI]oJ  
template < typename Right > uMq\];7I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6 ^6uK  
  { {kY`X[fvZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z~A(IQO  
} 1*eWvYo1  
p!rG PyGC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >E 2WZHzd2  
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。 Hsux>+Q  
52q!zx E  
template < typename T >   struct picker_maker q(${jz4w  
  { K7d1(.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4F 6ju6w  
} ; Ri%Of:zZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7\Yq]:;O  
  { &`\kb2uep  
typedef picker < T > result; ;Kq<',u~  
} ; n=#[Mi $Y  
<iY 9cV|}3  
下面总的结构就有了: S4uR \|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #q^>qX y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :jN;l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G41$oalQ1  
至此链式操作完美实现。 nu1w:  
 hE?GO,  
})yb   
七. 问题3 sB*h`vs0T  
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。 [))2u:tbS\  
u0$5Fd&X  
template < typename T1, typename T2 > Hf E;$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;*85'WcS  
  { S+E3;' H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hGaYQgGq  
} _tg3%X]  
k?@W/}Iv9  
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: OkO@BWL  
zfT'!kb,(  
template < typename T1, typename T2 > qkyX*_}  
struct result_2 L 52z  
  { EzY scX.[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fh5^Gd~  
} ; s*A|9u f5  
;tIIEc  
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? 0$dY;,Q.  
这个差事就留给了holder自己。 ='l6&3X  
    E`Zh\u)  
5E!|on  
template < int Order > gs2&0rnOy\  
class holder; h?O%XnD  
template <> }e;p8)]Wl  
class holder < 1 > nh_xbo5L[  
  { 9i xnf=$Jp  
public : G#=b6DB  
template < typename T > @rDv (W  
  struct result_1 4h2bk\z-  
  { N'1[t  
  typedef T & result; ,'@ISCK^  
} ; ?)ZLxLV::  
template < typename T1, typename T2 > ,\">ovV33  
  struct result_2 kv`3Y0R-"  
  { R|^t~h-  
  typedef T1 & result; VE+p&0  
} ; ohG43&g~  
template < typename T > zJym`NF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v+, w{~7RH  
  { A_dYN?^?|  
  return (T & )r; Z{>Y':\?<  
} z8MpE  
template < typename T1, typename T2 > vN[m5)aT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @x\gk5  
  { i =+<7]Q  
  return (T1 & )r1; 9= ;g4I  
} 9HBx[2&  
} ; YJ;a{)e  
_a02#  
template <> "q#g/T  
class holder < 2 > yyYbB]D  
  { s</ktPtu  
public : i2Iu 2  
template < typename T > sZ(Q4)r  
  struct result_1 ?_`P;}4#  
  { n ;fTx  
  typedef T & result; .M#>@~XR  
} ; ?%TM7Z4  
template < typename T1, typename T2 > - &LZle&M  
  struct result_2 I5 7<0  
  { K%~Kg9  
  typedef T2 & result; {s^n|b}  
} ; ny;)+v?mN\  
template < typename T > ;jfXU_K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oI"Fpo  
  { SX<>6vH&  
  return (T & )r; N,'qMoNf  
} ( ]uoN4  
template < typename T1, typename T2 > 7*W$GCd8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SX94,5 _Q  
  { AI`1N%Owi  
  return (T2 & )r2; J*kzJ{vwy*  
} SOY#, Zu  
} ; ;Z0cD*Jb  
j-\^ }K.&  
+=F);;!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oA^ ]x>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JL+[1=uE1L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )eVDp,.^  
"g&l~N1$  
return l(i, j) = r(i, j); 5+PBS)pJ]%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /VOST^z!  
RAJ |#I1  
  return ( int & )i; Kwmo)|7uPU  
  return ( int & )j; mCP +7q7  
最后执行i = j; +(hwe jyC  
可见,参数被正确的选择了。 sjbC~Te--  
eT \Q  
olW`.3f  
#hiDZ>nr  
%y~]3XWik  
八. 中期总结 h.0&)t\q"  
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: Ptxc9~k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P<oD*C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &Fr68HNmj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fXR_)d  
)=y6s^}  
|Szr=[  
~ .=HN}E  
oEf^o*5(  
$XzlW=3y  
九. 简化 Qpu2RfP  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {@`Uf;hPAX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =*G'.D /*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <{~UKi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;&:Et  
  +-*/&|^等 A ba%Gh  
2. 返回引用。 \{^yB4F_Z  
  =,各种复合赋值等 ?DTP-#5Ba  
3. 返回固定类型。 h1d 0{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B$eF@v"  
4. 原样返回。 Al;oI3  
  operator, G~j<I/)"  
5. 返回解引用的类型。 omU)hFvyS  
  operator*(单目) v[=E f  
6. 返回地址。 ]qT r4`.  
  operator&(单目) Q ?<9  
7. 下表访问返回类型。 !q1^X% a  
  operator[] 9O_N iu0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QE6-(/  
  operator<<和operator>> --hnv/AjI  
Fi}rv[`XY[  
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。 yM~D.D3H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !!pi\J?sk  
gDBQ\vM8  
template < typename Left > nf^k3QS\  
struct value_return t|,Ex7  
  { e;Z`&  
template < typename T > qOanu  
  struct result_1 {;~iq  
  { '%7]xp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {Z;GNMO:  
} ; jCa;g{#@  
,3[<C)'[  
template < typename T1, typename T2 > 2fA9L _:0  
  struct result_2 y6yseR!  
  { $+N^ s^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S :|*wB  
} ; U6 R4UK  
} ; *XR~fs?/*W  
}J lW\#  
(NlEb'~+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [Y~s  
a-hGpYJJG  
下面我们来剥离functor中的operator() I8:&Btf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^@> Qiy  
+Ea X S  
return l(t) op r(t) H2KY$;X [  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |}Lgo"cTC  
return op l(t) &1Iy9&y  
return op l(t1, t2) 4(gf!U  
return l(t) op p-Btbhv  
return l(t1, t2) op (`*wiu+i  
return l(t)[r(t)] 00TdX|V`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6S&YL  
Wuz~$SU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8hA=$}y&x  
单目: return f(l(t), r(t)); Hvk?(\x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QyQ8M1m  
双目: return f(l(t)); w\4m -Z{  
return f(l(t1, t2)); !X_~|5.  
下面就是f的实现,以operator/为例 |g !# \  
~(S4/d5  
struct meta_divide s]>%_(5  
  { TD9`S SpP  
template < typename T1, typename T2 > ?^Ux+mVE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U0T N8O}Z  
  { <rF  
  return t1 / t2; 7mBL#T2   
} >4b39/BM  
} ; K@lV P!z  
EC/R|\d?Un  
这个工作可以让宏来做: ]vErF=[U,  
';F][x5j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1>{(dd?L  
template < typename T1, typename T2 > \ )P])0Y-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {D#`+uw  
以后可以直接用 n5/Q)*e0'#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  (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 J_$~OEC~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) bS<p dOX_  
0rUf'S ?K  
Awh)@iTL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U @|_5[nl  
.|-y+9IP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1L7,x @w  
class unary_op : public Rettype 5K<C  
  { z(qz(`eGC&  
    Left l; ?CDq^)T[  
public : iI7~9SCE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 470Pig>I8  
DAi[3`C  
template < typename T > IF1}}[Ht  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k"$V O+}m  
      { tAUMSr|?  
      return FuncType::execute(l(t)); nc)`ISI  
    } AtI,& S#{  
{VG6m Hw  
    template < typename T1, typename T2 > 0b 'R5I.M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t,_[nu(~8%  
      { Y`uCDfcQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (Bz(KyD[  
    } ).xWjVC  
} ; u!W00;`L  
[G*mQ@G9  
w0iE x1i  
同样还可以申明一个binary_op e`^j_V nEH  
{'%=tJ[YX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TF>F7v(,45  
class binary_op : public Rettype \ :.p8`  
  { D5x^O2  
    Left l; kTV D 4Z=  
Right r; zAewE@N#_  
public : 7Z_iQ1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oLoa71Q}  
0P42C{>'w  
template < typename T > bkTj Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ojri~erJE?  
      { >B0S5:S$W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ??PpHB J')  
    } FmPF7  
H'2 =yhtVh  
    template < typename T1, typename T2 > Qs a2iw{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \z 'noc  
      { 1Jt%I'C?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $.Ni'U  
    } szHUHW~;J  
} ; x& S>Mr  
;<\*(rUe  
d<o  
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 ^_uzr}LE`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =RA6p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aF:LL>H  
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。 XJ"9D#"a>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V]2Q92  
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。。。 -84Z8?_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AO6;aT  
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) F+GQl  
下面是修改过的unary_op <S qbj;  
.JE7vPv%!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M%/D:0  
class unary_op Ts\7)6|F  
  { !wgj$5Rw.  
Left l; )'JSu=Ej  
  /.r($S g^  
public : 15COwc*k  
?4_;9MkN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; OsN^   
Hi Yx(hY  
template < typename T > 0:*$i(2  
  struct result_1 n2E2V<#   
  { hY!G>d{J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MEu-lM7v  
} ; yAOC<d9 E  
[ LCi,  
template < typename T1, typename T2 > (&S v $L@  
  struct result_2 I ; _.tG  
  { X^ovP'c2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VaB7)r  
} ; Vr'Z5F*@  
,Gfnf%H\8>  
template < typename T1, typename T2 > 2rxdRg'YLQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,)Fvs4U.  
  { (H$eXW7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wgrYZ^]  
} rO NLbrj  
T*oH tpFj#  
template < typename T > aD4ln]sFxG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#crtX  
  { A)xI. Q6  
  return OpClass::execute(lt(t)); -Jhf]  
} f*Kipgp  
{1o=/&  
} ; gVGq  
G 6][@q  
;BqX=X+#  
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 E$cr3 t7Xy  
好啦,现在才真正完美了。 &HWH UWB  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y , P-@(  
! `SR$dnE  
template < typename Right > B7#;tCf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const | c;S'36  
  { Ac|`5'/Tx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o` e~1  
} ' |4XyU=  
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。 H Q2-20  
pH4i6B*5  
t[<=QK  
oR+Fn}mG  
txi m|)  
十. bind KT3[{lr  
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。 `]%{0 Rx  
先来分析一下一段例子 ?}W:DGudZ  
eA!aUu  
w:qwU\U>x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <a'j8pw9i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z8m/8M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z >pq<}R6  
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。 U9JqZ!  
我们来写个简单的。 A3Su&0uaB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k2xjcrg  
对于函数对象类的版本: 69_c,(M0  
`q F:rQ  
template < typename Func > lU\|F5O@#  
struct functor_trait 9qw~]W~Nm  
  { ^!A{ 4NV  
typedef typename Func::result_type result_type; =%a.C(0&G  
} ; "$WZd  
对于无参数函数的版本: 1Ao"DxZHy7  
"MyYu}AD  
template < typename Ret > o:?IT/>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7QQnvoP  
  { hVd63_OO  
typedef Ret result_type; QPBf++|  
} ; &=f%(,+  
对于单参数函数的版本: KVK@Snn   
6ds&n#n  
template < typename Ret, typename V1 > V482V#BP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QII>XJ9  
  { 5 bgx;z9  
typedef Ret result_type; Cu0/TeEM  
} ; *{XbC\j  
对于双参数函数的版本: poM VB{U  
Z!*Wn`d-k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W{k}ogI;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > " I:j a7  
  { '06[@Cw  
typedef Ret result_type; b6#V0bDXHD  
} ; ~V(WD;Mk  
等等。。。 k&9 b&-=fk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ](^xA `  
grv 3aa@  
template < typename Func > xNT[((  
struct func_return (Y-7B  
  { k+_pj k  
template < typename T > 6Z7{|B5}Y  
  struct result_1 :g][99  
  { c: _l+CgeH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p`Ax)L\f  
} ; `2GHB@S"k  
2 &R-z G  
template < typename T1, typename T2 > ;hRo} +\l  
  struct result_2 [IiwpC  
  { b8>r UGA{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *ozeoX'5D  
} ; ZVeY`o(uE  
} ; la f b^  
C]{43  
|',MgA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $=t&NM  
~Q5L)}8N  
template < typename Func, typename aPicker > ao Y "uT+  
class binder_1 SeKU ?\  
  { !5pnl0DK*  
Func fn; j:rGFd  
aPicker pk; $ -;,O8yR  
public : 5r@x$*>e  
ij/ |~-!  
template < typename T > @ 3FTf"#Y  
  struct result_1 ![ Fb~Egc  
  { 7n {uxE#U)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q0$}MB6  
} ; Xn4U!<RT"  
}VdohX-  
template < typename T1, typename T2 > jeC3}BL }  
  struct result_2 DjtUX>e  
  { nT9B?P>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &Zd! |u  
} ; h8Kri}z;M  
6!O~:\`DJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lkOugjI  
`9%@{Ryo  
template < typename T > v-EcJj%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~gmj /PQ0  
  { JuS#p5E #  
  return fn(pk(t)); <t&0[l  
} )y_MI r  
template < typename T1, typename T2 > zJOL\J'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f8!*4Bw  
  { b<NI6z8\  
  return fn(pk(t1, t2)); 3 `$-  
} Fep#Pw1  
} ; +,f|Y6L<  
]^p6db zWe  
d A[I  
一目了然不是么? hgLwxJu  
最后实现bind W/L~&.'  
V'^Hn?1^  
pq*W;6(-  
template < typename Func, typename aPicker > H9F\<5n]-l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ymiOtA Z  
  { ESft:3xyw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k9xfv@v}  
} Wyd,7]'z)Z  
cE$7CSR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0ERA(=w5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 tY~EB.%  
~sx?aiO  
十一. phoenix 3[amCKel  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _f8Wa u# "  
Nyip]VwMJ  
for_each(v.begin(), v.end(), uPQ:}zL2  
( ^giseWR(  
do_ '1_CMr  
[ {}y"JbXMj  
  cout << _1 <<   " , " 6=0"3%jn@  
] by (xv0v;  
.while_( -- _1), K1Snag  
cout << var( " \n " ) Tq,Kel  
) }w}2'P'T  
); 1Ue )&RW  
:q/%uca9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: K!;Z#$iw[  
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 UOC>H%r~M?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6w|s1!B l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >|'u:`A  
W_8N?coM  
w3WBgH  
template < typename Cond, typename Actor > DD{-xCCR  
class do_while #?DwOUw  
  { bz<f u  
Cond cd; <F{EZ Ii  
Actor act; @ (<C{  
public : Q}C)az  
template < typename T > ZF^$?;'3  
  struct result_1 @8{-B;   
  { dj>zy  
  typedef int result_type; ?S9? ?y/  
} ; uxLT*,  
#eadkj #;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ""q76cx  
~-ZquJ-  
template < typename T > ^YiGvZJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z3x /Y/X$S  
  { !tJQ75Hwv  
  do '_oWpzpe  
    { %? -E)n[  
  act(t); BJC$KmGk  
  } $P rji  
  while (cd(t)); c&me=WD  
  return   0 ; z-ns@y(f@X  
} &m[ZpJ9  
} ; .^ djt  
&8$Gy u  
c_wvuKa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o{MF'B #  
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。 imw,Nb  
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。 "%]<Co<S  
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。 ?"04u*u3  
下面就是产生这个functor的类: )}w2'(!X8  
PgHe;^?j  
In13crr4!  
template < typename Actor > x# MMrV&M  
class do_while_actor m'HAt~  
  { |z1er"zR)  
Actor act; 89n\$7Ff9  
public : X\&CQiPS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S7a05NO  
>V1vw7Pa  
template < typename Cond > +guCTGD:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3ScOJo  
} ; ^I W5c>;|  
r)<c ~\0 7  
gOb"-;Zw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M]|tXo$?  
最后,是那个do_ P! cfe@;<4  
WAq! _xE  
[h&)h+xt  
class do_while_invoker ^cRAtoa  
  { ,i RUR 8  
public : "qh~wKJ  
template < typename Actor > {0L.,T~g+[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F-R5Ib-F*A  
  { )O+Vft&#  
  return do_while_actor < Actor > (act); >E lK8  
} N W]zMU{c  
} do_; eYtP396C|  
<cm(QNdcC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  GY`mF1b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /tdRUX  
最后来说说怎么处理break和continue iy!SqC  
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。 @=<B8VPJd  
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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