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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X >**M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IW46-;l7  
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, +`4|,K7'  
1ERz:\  
+g;G*EP7*  
vB,N6~r>  
  class filler 6SmSu\lgV  
  { :[rx|9M6  
public : 'X?`+2wK   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *rbH|o8  
} ; #A/jGv^  
Gmwn:  
`rcjZ^n  
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: H;CGLis  
\}2Wd`kD  
e (f)?H  
6xOR,p>E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `?$R_uFh:  
-R8RAwsLG  
Md~mI8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UxW>hbzr&V  
r`krv-,O$  
%iGME%oXr  
e 9:l  
二. 战前分析 `b2 I)xC#  
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。 s2$R2,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x;SrJVDN  
SUx0!_f*R  
bZi>   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tQ/w\6{  
  /* --------------------------------------------- */ mI.*b(Irp  
vector < int *> vp( 10 ); rd"]$_P8O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I?PKc'b  
/* --------------------------------------------- */ GM%|mFqeu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z#\Z|OKU  
/* --------------------------------------------- */ S38D cWIw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G ;z2}Ei  
  /* --------------------------------------------- */ %mq]M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e*g; +nz  
/* --------------------------------------------- */ igp4[Hj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]EK"AuEz`  
'[HFIJ0K!  
gC3{:MC-G  
wb{y]~&6K  
看了之后,我们可以思考一些问题: +F/'+  
1._1, _2是什么? w&H ?;1  
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。 ;?y?s'>t&  
2._1 = 1是在做什么? $a-~ozr`C  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `KL`^UqR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8'?e4;O  
S)~h|&A(  
=DtM.oQ>  
三. 动工 xJ3#k;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^fx9R 5E$:  
E`X+fJx  
/M#A[tZ3  
'*T7tl  
template < typename T > [$V_qFv{  
class assignment I8[G!u71)_  
  { 6zDJdE'Es  
T value; C*KRu`t  
public : J0>Q+Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} XGUF9arN  
template < typename T2 > hA"N&v~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o~}q@]]  
} ; *R&g'y^d  
['c:n?  
e8[ *=&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 & IDF9B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R=IeAuZR4k  
w@"|S_E  
'rg$%M*(  
"_(o% \"7  
  class holder kL&^/([9  
  { G,XFS8{%  
public : 1 t#Tp$  
template < typename T > k_^d7yH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MTF:mLJ  
  { 2x{3'^+l  
  return assignment < T > (t); |mK d5[$  
} 9]S}m[8k  
} ; eF2<L[9  
P8TiB  
8n'C@#{WV  
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: >i0FGmxH  
f2d"b+H#  
  static holder _1; P_qxw-s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  \n`]QN  
")LF;e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [pOU!9v4  
而不用手动写一个函数对象。 1di?@F2f  
C ]#R7G  
];< [Cln%  
*mBEF"  
四. 问题分析 51rM6 BT  
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。 beq)Frn^  
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。 } HvVL}7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r67 3+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xWV_Do)z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xi.;`Q^#  
Bz24U wcZ  
五. 问题1:一致性 N.VzA 6 C  
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?| L$jRg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +ivz  
pY:xxnE  
struct holder bG5c~  
  { mp5]=6 ~:m  
  // O 4}cv  
  template < typename T > ?! kup  
T &   operator ()( const T & r) const ly{ ~X  
  { + W +<~E  
  return (T & )r; Tn-H8;Hg  
} =XYfzR  
} ; eDy}_By^  
UL{Xe&sT  
这样的话assignment也必须相应改动: E(S}c*05O  
aEgzQono  
template < typename Left, typename Right > fCTjTlh  
class assignment  D}_\oE/n  
  { bhg"<I  
Left l; Oo#wPT;1^(  
Right r; #7g~U m%p  
public : u{\`*dNx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S4 tdW A  
template < typename T2 > zKI(yC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^beW*O!  
} ; xxedezNko  
tBf u{oC  
同时,holder的operator=也需要改动: CqF< BE  
]{;K|rCR-  
template < typename T > $y`|zK|G-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #_H=pNWe  
  { 20K<}:5t1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H{+U; 6b  
} inhb>zB  
TX 12$p\  
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。 n ,H;PB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yJgnw6>r2  
^91k@MC  
return l(rhs) = r; L6',s4  
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。 z?cRsqf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }]f)Fz  
@ VJr0  
template < typename Tp > 0tl  
class constant_t *ZY{^f  
  { K;YK[M1!  
  const Tp t; =b; v:HC  
public : 8IVKS>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5[I 9/4,  
template < typename T > aeg5ij-]u@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ; xs?^N|  
  { T$k) ^'  
  return t; !.F`8OD`u  
}  ) .#,1  
} ; (I\aGGW  
:yO)g]KF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QPGssQR6  
下面就可以修改holder的operator=了 HeR-;L  
6g<JPc  
template < typename T > <Q%o}m4Kt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lM?P8#3  
  { Vg2s~ce{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f)*}L?  
} S"fnT*:.%  
_~6AUwM  
同时也要修改assignment的operator() in%+)`'nH7  
@P)GDB7A  
template < typename T2 > #opFUX-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lZb1kq%9g  
现在代码看起来就很一致了。 .'SM|r$  
{U&Mo97rzX  
六. 问题2:链式操作 S6K aw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N>@AsI  
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。 F-2HE><+  
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。 Oa*/jZjr  
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。 KaO8rwzDN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zQ7SiRt7*  
_a c_8m  
template < typename T > Fnr*.k  
struct result_1 ,A_itRHH  
  { G;, 2cu K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'e0qdY`  
} ; Mc{1Cdj  
Th@L68  
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: yzXwxi1#  
l=kgRh  
template < typename T > Dx iCq(;  
struct   ref 0PTB3-  
  { *USZ2|i  
typedef T & reference; RU#Q<QI(  
} ; 2\m+  
template < typename T > g pO@xk$  
struct   ref < T &> !a?o9<V  
  { 3WaYeol`  
typedef T & reference; I:='LH,  
} ; m3.d!~U\  
&oNy~l o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P3(u+UI3  
}1'C!]j  
template < typename T > a_FJNzL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o#E z_D[  
  { .lRO; D  
  return l(t) = r(t); <udp:s3#T  
} 5>/,25 99  
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。 3wa }p^   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $zDW)%nAX  
OHe<U8iu%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2D&tDX<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q}(UC1|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TB1 1crE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {s 4:V=J  
最后的布局是: [|uAfp5R  
                Add u:fiil$  
              /   \ C9({7[k^%  
            Divide   5 hX~IZ((Hi8  
            /   \ #y2="$ V  
          _1     3 UB?a-jGZ K  
似乎一切都解决了?不。 :aco$ZNH5  
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。 \'j%q\Bl;  
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。 5AQ $xm4  
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: 'J+Vw9 s7  
1<pbO:r  
template < typename Right > 0Ac]&N d`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]vhh*  
Right & rt) const O{LWQ"@y  
  { H@'Y>^z?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M="%NxuS  
} c5^i5de  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4B!]%Mw;c  
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。  03_tt7  
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。 Rl<~:,D  
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。 =3""D{l  
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。 #^#N%_8  
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? eEupqOF*:W  
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: R6CxNPRJ  
JF!!)6!2#  
template < class Action >  8tLkJOu  
class picker : public Action !!dNp5h`  
  { LV'v7 2yUH  
public : Ij/c@#q.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P}JA"V&  
  // all the operator overloaded \)`\F$CF  
} ; L}x"U9'C  
;k!bv|>n  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >:h 8T]F  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: rOH8W  
I)9;4lix  
template < typename Right > "7iHTV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e2Ba@e-  
  { Z}$.Tm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T3+hxS  
} T? _$  
2"JIlS;J}7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ym8\q:N(R  
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。 ; #e-pkV  
c :hOQZ  
template < typename T >   struct picker_maker lv,8NmP5  
  { x)nBy)<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lOcvRF  
} ; pO GVD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y KeOH  
  { i%v^Zg&FU  
typedef picker < T > result; R&=Y7MfZ  
} ; 44($a9oa2  
!j( v-pQf"  
下面总的结构就有了: !9OAMHa*9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 My Af~&Y+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,7k)cNstW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;]+kC  
至此链式操作完美实现。 NuW9.6$Jrf  
2}' &38wMT  
RhXX/HFk  
七. 问题3 + ECV|mkk  
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;*uq:0  
\d%&_rp  
template < typename T1, typename T2 > ` _[\j]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fl^.J<Dz  
  { !Kd/ lDY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *+lnAxRa?  
} `L7 cS  
l,-smK69  
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: enK4`+.7  
pA"pt~6  
template < typename T1, typename T2 > rh/3N8[6  
struct result_2 XNd:x {  
  { %nVnK6[sox  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H\ 8.T:>  
} ; 4- N>#  
I)O%D3wfMW  
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? )"=BbMfhu  
这个差事就留给了holder自己。 :G,GHU'/78  
     H[fD >  
u;J9aKD  
template < int Order > R~[ u|EC}  
class holder; ,|?B5n&  
template <> ^L<1S/~)  
class holder < 1 > L&q~5 9  
  { ps_CQh0  
public : ib*$3Fn~  
template < typename T > 5"]PwC  
  struct result_1 ~+V]MT  
  { SL>>]A,E<`  
  typedef T & result; >c8zMd  
} ; VBBqoyP h  
template < typename T1, typename T2 > "?}QwtUW  
  struct result_2 GVCyVt[!-  
  { Et# }XVCJ  
  typedef T1 & result; |`E\$|\p  
} ; ir3iW*5k  
template < typename T > Jel%1'Dc^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1h"0B  
  { jQ1~B1(  
  return (T & )r; ~ m, z|  
} z| i$eF;x3  
template < typename T1, typename T2 > HC+(FymV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $BkdC'D  
  { ,dK%[  
  return (T1 & )r1; G2 xYa$&][  
} E!C~*l]wJx  
} ; f.Q?-M  
0'c<EJ  
template <> =HYMX "s  
class holder < 2 > ,t(y~Z wJ  
  { rQ@,Y"  
public : |o|0qG@g  
template < typename T > ,r:. 3.  
  struct result_1 ([`-*Hy  
  { W5EB+b49KM  
  typedef T & result; ,`S"nq  
} ; w'?uJW  
template < typename T1, typename T2 > HaJD2wvr  
  struct result_2 w9H%u0V?  
  { 3Akb|r  
  typedef T2 & result; '?wv::t  
} ; 2gg5:9  
template < typename T > -QI1>7sl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nke[}Hqf  
  { }eULcgRG  
  return (T & )r; /XtxgO\T.  
} xAon:58m{  
template < typename T1, typename T2 > *`=V"nXw$|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +.b~2K1  
  { gj$gqO`B  
  return (T2 & )r2; PHT;%;m=  
} !@p@u;djJ  
} ; [ wr0TbtV  
Xp4pN{he  
rq T@i(i  
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> >。 #eR*|W7o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _lu.@IX-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GriL< =?t  
`cMa Fc-y/  
return l(i, j) = r(i, j); ^A;v|U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d=Q0 /sI&  
L`yS '  
  return ( int & )i; rR^VW^|f  
  return ( int & )j; 3#^xxEu  
最后执行i = j; k0{Mq<V*%  
可见,参数被正确的选择了。 .' 3;Z'%"g  
hXmW,+1  
rnEWTk7&  
:M'3U g$t  
y~]>J^  
八. 中期总结 L#m1!+J  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Nr uXXd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [1G4he%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DLJu%5F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pdrz lu   
\;$j "i&  
!!DHfAV]  
KokmylHu  
,^`+mP  
=cX &H  
九. 简化 oju4.1  
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。 P0 hC4Sxf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GyRU/0'BME  
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: !C&}e8M|eX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l2X'4_d  
  +-*/&|^等 ]* ':  
2. 返回引用。 EX|Wd|aK  
  =,各种复合赋值等 B ,e3r  
3. 返回固定类型。 AdKv!Ta5b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1`X{$mxw  
4. 原样返回。 QEm6#y  
  operator, 6psK2d0  
5. 返回解引用的类型。 }gGcYRT  
  operator*(单目) "N D1$l  
6. 返回地址。 vsRn \Y  
  operator&(单目) _~-VH&g0R  
7. 下表访问返回类型。 P9SyQbcK  
  operator[] 5ju\!Re3X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9p9:nx\  
  operator<<和operator>> [ !].G=8  
= 0Z}s  
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。 j2k,)MHu!x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <x53b/ft  
R*'rg-d  
template < typename Left > [qI, $ +  
struct value_return n B`pfg  
  { ~%bz2Pd%  
template < typename T > .?@$Rd2@W  
  struct result_1 >E^sZmY[f-  
  { 6Y`eYp5A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?qO_t;:0>  
} ; .Q>.|mu  
18zv]v %  
template < typename T1, typename T2 > HX7"w   
  struct result_2 !w(J]<  
  { UQ}[2x(Kb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +%UfnbZ  
} ; ;vy"i  
} ; "fU=W|lY  
wJNiw)C  
>DP9S@W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Uz} #.  
p$`71w)'[  
下面我们来剥离functor中的operator() O@ F0UM`!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RpOGY{[)[  
&z+nNkr?yN  
return l(t) op r(t) [U5[;BNRD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6c$ so  
return op l(t) zogw1g&C  
return op l(t1, t2) wDVKp['  
return l(t) op a`  s2 z  
return l(t1, t2) op idPx! fe  
return l(t)[r(t)] ?\"GT]5D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :k*'M U}  
]bLI!2Kr  
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: /Nt#|C>  
单目: return f(l(t), r(t)); `*g(_EZsS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qz=F nR  
双目: return f(l(t)); ePv3M&\J  
return f(l(t1, t2)); ?x1sm"]p'  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z-z^0QO  
z$4g9  
struct meta_divide z6)b XL[f  
  { j)xRzImu  
template < typename T1, typename T2 > = .a}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]Wr2 IM  
  { 2[ = =  
  return t1 / t2; b+Sq[  
} q!iTDg*$  
} ; d9e_slx  
"jV :L  
这个工作可以让宏来做: ndg1E;>  
 bi/ AQ^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `yF6-F  
template < typename T1, typename T2 > \ h K;9XJAf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K</EVt,U~  
以后可以直接用 2^ uP[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~wYGTm=(n  
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 IUf&*'_  
(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。。。) _|+}4 ap  
#O 2g]YH  
J;HYGu:  
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 $ix:S$  
3 PkVMX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B|d-3\sn  
class unary_op : public Rettype !]f80z  
  { MrjgV+P}[  
    Left l; @}; vl  
public : ]#k=VKdV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {E=BFs  
^AhV1rBB  
template < typename T > x{DTVa 6y2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3JYhF)G  
      { 7N:3  
      return FuncType::execute(l(t)); %_Q+@9  
    } 5 w-Pq&q  
Nk63F&J7e  
    template < typename T1, typename T2 > M$u.lI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H 48YX(HI  
      { f/7on| bv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,J6t 1V  
    } T.(C`/VM  
} ; 8:t!m>(*  
lA{JpH_Y8s  
UuS6y9@v  
同样还可以申明一个binary_op a = *'  
Y`NwE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +D+v j|fn  
class binary_op : public Rettype S>Z07d6&  
  { ~nJ"#Q_T  
    Left l; vh"wXu  
Right r; &|-jU+r}B  
public : t|urvoz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R ;k1(p  
{S@gjMuN  
template < typename T > 23d*;ri5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T mK[^  
      { xX?9e3(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G %A!yV  
    } D\^mh{q(  
CKnPMvmz  
    template < typename T1, typename T2 > YEa<zhO8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;il+C!6zpf  
      { mEmgr(W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0.\}D:x(z  
    } <a&w$Zc/  
} ; `_()|;!y  
:d6]rOpX  
D GL=\  
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 y@@h)P#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IyEfisOK?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) An_3DrUFV_  
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。 Aj8zFt ]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \JC_"gqt  
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。。。 c|@OD3w2lM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EQe$~}[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ZkWMo= vL  
下面是修改过的unary_op -_xTs(;|8  
6?ky~CV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N1}r%!jk/  
class unary_op l,6' S8=  
  { v^J']p  
Left l; HVdB*QEH  
  6i;q=N$'  
public : bk0<i*ju7(  
ZA&bp{}D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L#?mPF  
iSX HMp4V  
template < typename T > qm<-(Qc(W  
  struct result_1 ?\I@w4  
  { 7^V`B^Vu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sz:PeUr9h  
} ; /U,(u9bq  
yf[1?{iVo  
template < typename T1, typename T2 > >7)QdaB  
  struct result_2 V["'eJA,,  
  { -'}#j\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Em4'b1mDX%  
} ; mo9(2@~<  
$> ;|  
template < typename T1, typename T2 > s1R#X~d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 39m8iI%w[  
  { /l$fQ:l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mG1!~}[  
} GPizR|}h  
~$ Po3]{s  
template < typename T > E^Ch;)j|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fu{v(^  
  { KzX)6 |g{"  
  return OpClass::execute(lt(t));  k{'<J(Hb  
} LN) yQ-  
~c5 5LlO>  
} ; ~Y{]yBGoF  
Lr20xm  
{3SK|J`  
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 Q,:h`%V  
好啦,现在才真正完美了。 -]-0]*oAp  
现在在picker里面就可以这么添加了: #V)l>  
W9{;HGWS  
template < typename Right >  )y6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }O+S}Hbwy  
  { :#\jx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Vx:uqzw#  
} mE=Tj%+ x  
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。 2"k|IHs1  
H@1qU|4  
-GCU6U|  
@My RcC  
oCLM'\  
十. bind V)4?y9xZv  
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。 \ KsKb0sM  
先来分析一下一段例子 e A3 NyL  
l: kW|  
B qINU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w11L@t[5W8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CKSs(-hkJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ks69Z|D  
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。 1d842pt  
我们来写个简单的。 <;@E .I\N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [h_d1\ Cr  
对于函数对象类的版本: i-#Dc (9  
-;;m/QM  
template < typename Func > m&#D~  
struct functor_trait xIV#}z0  
  { Q/J<$W*,  
typedef typename Func::result_type result_type; mwn$ey&QE  
} ; &4%78K\  
对于无参数函数的版本: Z2-tDp(I  
&_s^C?x  
template < typename Ret > 6(7dr?^eGT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;mr*$Iu7|  
  { >L8 & 6aU  
typedef Ret result_type; N/b$S@  
} ; ~eS/gF?  
对于单参数函数的版本: a2]>R<M  
ILiOEwHS7F  
template < typename Ret, typename V1 > >) Bv>HM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t?b@l<, s  
  { <[T{q |*  
typedef Ret result_type; {d0 rUHP  
} ; I)9 ,  
对于双参数函数的版本: VV#'d  
#)i+'L8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ' QjJ^3A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #s#BYbF  
  { *5\'$;Rg  
typedef Ret result_type; B/mfm 7  
} ; D(Q]ddUi'  
等等。。。 naA8RD5/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sO!m,pK(  
|9BX  ~`{  
template < typename Func > c>T)Rc  
struct func_return LF)wn -C}  
  { 0bD\`Jiv,  
template < typename T > ] yWywa\  
  struct result_1 D{q r N6g#  
  { Z N&9qw*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A;6ew4  
} ; )3V1aC  
XeslOsHh  
template < typename T1, typename T2 > ^; }Y ZBy  
  struct result_2 gKmF#Z"\  
  { W^c /l*>v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *.VNyay  
} ; 2S4SG\  
} ; Q. '2 v%i  
t! u>l  
dB QCr{7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )c 79&S  
yMmUOIxk\  
template < typename Func, typename aPicker > +D[C.is>]}  
class binder_1 5`lVC$cP  
  { 0zsmZ]b5E  
Func fn; obv_?i1  
aPicker pk; (yeWArQ  
public : ]US!3R^  
AM#s2.@  
template < typename T > +tG'  
  struct result_1 \.GA" _y  
  { 1=z\,~ b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CL?=j| Ea  
} ; &Z9rQH81f>  
'$ z@40u  
template < typename T1, typename T2 > FBOgaI83G  
  struct result_2 rd24R-6  
  { 8o).q}>&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <K>qK]|C  
} ; G_WHW(8   
W@%g_V}C*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T{N8 K K  
_Kh8 <$h  
template < typename T > mtw{7 E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r Cz,XYV  
  { tWQ$`<h  
  return fn(pk(t)); Qw"%Xk  
} (.wR!l# !  
template < typename T1, typename T2 > \ NKw,`/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q )8I(*  
  { H:WuMwD4  
  return fn(pk(t1, t2)); {h.j6  
} dYlVJ_0Zr  
} ; <^942y-=  
9T1 - {s R  
3;!!`R>e  
一目了然不是么? MOi1+`kwh  
最后实现bind :2XX~|  
r]aI=w<(f  
WD*z..`  
template < typename Func, typename aPicker > WY5HmNX3E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i'1 MZ%.  
  { I= cayR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PIoBKCJ  
} sWKdqs  
-[h|*G.J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M=4b  
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。 TZ}y%iU:mB  
,,Ivey!kL  
十一. phoenix YOA)paq+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i.KRw6  
Qv]rj]%  
for_each(v.begin(), v.end(), hDBo XIK  
( QR<<O  
do_ 9ESV[  
[ .&8a ;Q?c  
  cout << _1 <<   " , " $ERiBALN:  
] |8)\8b|VuC  
.while_( -- _1), IP)%y%ycw  
cout << var( " \n " ) g'2; ///  
) F%O+w;J4  
); <,U$Y>  
mHH>qW{`  
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: .*J /F$  
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 PR,8c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %J9+`uSl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .S* sGauM  
C9,Uwz<!]  
M~+DxnJ=  
template < typename Cond, typename Actor > ][YC.J  
class do_while CW.T`F  
  { !;${2Q  
Cond cd; ocZ^rqo2w  
Actor act; [N<rPHT  
public : +c__U Qx  
template < typename T > L@ejFXQg  
  struct result_1 \Xr*1DI<  
  { >t%@)]*N  
  typedef int result_type;  [ A 7{}  
} ; ~)6EH`-  
_g'x=VJF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A\13*4:;l  
+wI<w|!  
template < typename T > 'q@vTM'-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rD9:4W`^  
  { |.- Muv  
  do ;krIuk-  
    { h R6Pj"@0  
  act(t); Ry?f; s  
  } ~mv5{C  
  while (cd(t)); N:Ir63X*#  
  return   0 ;  P.mlk>r  
} k^zU;  
} ; ^uPg71r:  
WF2t{<]^e  
Dt iM}=:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0]^gT'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Vjd>j; H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Tk `|{Ph0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vcaPd}nf  
下面就是产生这个functor的类: `}rk1rl6  
K6|R ;r5e{  
8NTE`l=>/  
template < typename Actor > Qd>\{$N  
class do_while_actor ,lFp4 C  
  { ud"Kko Rt  
Actor act; =1<v1s|)q  
public : wxT( ktE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QV4FA&f&  
4=N(@mS  
template < typename Cond > py'xB i6}v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ) t CNp  
} ; g${k8.TV  
L^bX[.uZw  
rZE+B25T~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lu5X~6j"$  
最后,是那个do_ 3e1P!^'\  
w"? RbA  
LC\U6J't1  
class do_while_invoker Z9Z\2t  
  { MIb [}w=  
public : <d >!%  
template < typename Actor > Q X-n l~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ru4M=D  
  {  M+:9U&>  
  return do_while_actor < Actor > (act); )ybF@emc  
} ~R50-O  
} do_; z\woTL6D]  
{Byh:-e<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6RDy2JAOP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yT~x7,  
最后来说说怎么处理break和continue ExeZj8U  
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。 E=`/}2  
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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