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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P(d4~hS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <jQ?l% \  
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, Ja| ! fT  
,-&ler~[  
IR?ICXmtx  
Y>{K2#k  
  class filler  RN'|./N  
  { |%g^6RN  
public : A /,7%bB1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wZ,9~P 7  
} ; hUcG3IOBf  
ot]E\g+!  
A{Z=[]r1`E  
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: / ,f*IdB  
DHW;*A-  
DT8|2"H  
>0=`3X|Y7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tEf_XBjKV  
`B"=\0  
+n%uIv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m\__Fl  
Z TWbe  
;M{ @23?`  
:kfHILi  
二. 战前分析 gXZ.je)NM  
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。 d%\ {,  
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 wLPL 9  
F"#bCnS  
[bIdhG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M])Y|}wv8  
  /* --------------------------------------------- */ ((\s4-   
vector < int *> vp( 10 ); 81fpeoNO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G%  
/* --------------------------------------------- */ En&ESW N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Pq>r|/~_  
/* --------------------------------------------- */ {v}f/ cu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o> WH;EBL  
  /* --------------------------------------------- */ **d3uc4y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3<1Uq3Pa  
/* --------------------------------------------- */ w-2p'u['Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ns9iTU)  
znw\Dn?g  
@Nn9- #iW  
Qa~o'  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6&S;Nrg9  
1._1, _2是什么? (n05MwKu\  
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。 D+]#qS1q  
2._1 = 1是在做什么? CDQ}C=4  
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。 _{)e\n  
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。 $*V:; -H  
<->Nex  
~&4Hc%*IB  
三. 动工 qYBoo]}a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X#j-Ld{j  
Wjn1W;m&g  
>c*}Do{lG  
!s06uh  
template < typename T > B?'`\q) UL  
class assignment nPj%EKdY4  
  { 8Gzc3  
T value; hn#i,XnY  
public : ya0L8`q  
assignment( const T & v) : value(v) {} !jL|HwlA  
template < typename T2 > UB }n=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v=EV5#A  
} ; ^6bU4bA  
8bLA6qmM\  
cu5Yvp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "jH=O(37  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "G-} wt+P  
\/g.`Pe  
o_p#sdt"  
eEePK~%c  
  class holder <RS@,  
  { laG@SV  
public : l&S2.sC  
template < typename T > 1P:r=Rt/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  AC@WhL  
  { o7)<pfif  
  return assignment < T > (t); S#Tc{@e  
} l)m\i_r:  
} ; lG/M%i  
0f}zm8p7.  
NBuibL  
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: 1{i)7 :Y  
Kv^ez%I  
  static holder _1; fNNkc[YTZI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^I=c]D]);  
!qsk;Vk7Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?Y7'OlO  
而不用手动写一个函数对象。 q(4W /y  
Z{s&myd  
Y u\<  
la:i!q AH  
四. 问题分析 D7H,49#1Q  
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。 @d]I3?`  
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。 sgp5b$2T.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $_CE!_G&)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =p,+a/*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rVgz+'rFD[  
aT1T.3 a  
五. 问题1:一致性 9otA5I^v  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wegu1Ny  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~N2){0 j4  
j&6'sg;n)  
struct holder 2`hc0 IE  
  { .}n,  
  // WPi^;c8  
  template < typename T > YUU|!A8x  
T &   operator ()( const T & r) const u; \:#721  
  { mX3~rK>@~  
  return (T & )r; vp@%wxl!:  
} @RGVcfCG)  
} ; Y?W"@awE"\  
eIBHAdU+g/  
这样的话assignment也必须相应改动: .|[ZEXq  
EN />f=%  
template < typename Left, typename Right > @ c,KK~{  
class assignment Bf33%I~  
  { [,[;'::=o4  
Left l; }6ObQa43   
Right r; Rp$t;=SMD  
public : MF:]J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qI;"yG-x-  
template < typename T2 > X_GR{z%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "9 ,z"k  
} ; /cHd&i,>  
[ lZo'o  
同时,holder的operator=也需要改动: SQ!wq  
gZ%wm Y  
template < typename T > 'zCJK~x`x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z0*Lm+d9z  
  { :U)>um34e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rI34K~ P  
} 1cPm $=B  
y+xw`gR:  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ah:!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 par| j]  
VeK^hz R^Z  
return l(rhs) = r; #eSVFD5ZU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *#+e_)d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3]xe7F'`  
0I_A$Z,x  
template < typename Tp > 'PPVM@)fU  
class constant_t 4/YEkD  
  { /*3[9,  
  const Tp t; /MFy%=0l  
public : Vj?{T(K1[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E^uau=F  
template < typename T > '}\{4Qst  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sute%6yM  
  { O%?TxzX;  
  return t; !u~h.DrvZ  
} G8xM]'y  
} ; v~^c-]4I  
?^]29p_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &atT7m  
下面就可以修改holder的operator=了 P Z5BtDm  
7tWt3  
template < typename T > 8B ZTHlUB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )zw}+z3st  
  { B.wihJVDg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V_Z~$  
} }p-<+sFo  
mXZOkx{  
同时也要修改assignment的operator() C =fs[  
XE8~R5  
template < typename T2 > L~e\uP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2 mM0\ja  
现在代码看起来就很一致了。 &_X6m0z  
|lH~nU.*  
六. 问题2:链式操作 9^l[d<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &t)dE7u5  
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\GJfsVk  
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。 K"'W4bO#7  
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。 &8!* u3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c%1 <O!c  
*&p`8:  
template < typename T > g1U   
struct result_1 `P1jg$(eA  
  { |k5uVhN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d{_tOj$  
} ; [@D+kL*>  
WK7=z3mu  
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: U9:?d>7  
,EPs>#d  
template < typename T > cgKK(-$ny  
struct   ref ca>6r`  
  { cU}j Whu  
typedef T & reference; l!Q |]-.@  
} ; [s?H3yQ.  
template < typename T > $ijWwrh  
struct   ref < T &> C6Qnn@waYb  
  { I"awvUP]a[  
typedef T & reference; O+Z[bis`  
} ; h%e}4U@X  
yjCY2T E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9G(.=aOj,  
Hb&-pR@e\?  
template < typename T > 4>]^1J7Wz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3md yY\+&  
  { P;jl!o$  
  return l(t) = r(t); E<]l]?  
} oQJK}9QR  
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。 W]|;ZzZ=m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ) *:<3g!  
a&YD4DQ05  
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 }>:v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =x "N0p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2!QS&i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?_9cFo59:  
最后的布局是: | >xUgpQi  
                Add [~$Ji&Dd  
              /   \ M ,.++W\  
            Divide   5 e* gCc7zz  
            /   \ e9r#r~Qq|  
          _1     3 2GRh8G&5  
似乎一切都解决了?不。 EgIFi{q=0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Nx4_Oc^hY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 PN0l#[{EN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N*JWd  
WE$Pi;q1  
template < typename Right > w?kdM1T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zcd!y9]#  
Right & rt) const 31mY]Jve"  
  { pE >~F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4)Y=)#=  
} W2h^ShG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0 6 1@N=p8  
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。 <~# ZtD$G  
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。 `+]9+:tS  
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。 !?B9 0(  
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。 Qz&I~7aoyV  
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? l= 5kd.{  
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: xy`aR< L  
C/dqCUX:  
template < class Action > bG nBV7b  
class picker : public Action =g' 7 xA  
  { c0ET]  
public : *ie#9jA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m;o \.s  
  // all the operator overloaded $oK,&_  
} ; .(Q3M0.D  
^!H8"CdC3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Er} xB~<t  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '3=[xVnv  
Uxx=$&#  
template < typename Right > ]t_AXKd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qNER 6  
  { oPRvd_~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xin<.)!E  
} (A`/3Aq+  
4A0R07"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e#L/  
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。 7dI+aJ  
Sj{z  
template < typename T >   struct picker_maker 0[}"b(O{  
  { Md'd=Y_0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7QL>f5Q  
} ; kV"';a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !I5_ln  
  { c:"*MM RC  
typedef picker < T > result; k!O#6Z  
} ; e#IED!U  
t6_6Bl:  
下面总的结构就有了: ?m#X";^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。 j['Z|Am"l  
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。 LKY4rY!|@d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &!J X  
至此链式操作完美实现。 {6'5K U*RH  
=3lUr<Ze  
X4*{CM  
七. 问题3 mzTF2K  
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。 [>&Nhn0iY  
Z 2Fm=88  
template < typename T1, typename T2 > %b'ic  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (.7_`T6QG  
  { 9ET2uDZpL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <QT u"i  
} a?E]-Zf  
?sDm~]Z  
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: 6N\~0d>5m  
L <]j&  
template < typename T1, typename T2 > D:'|poH  
struct result_2 AS`0.RC-  
  { Hk8:7"4Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ')I/D4v  
} ; My'M ~#kO,  
& PrV+Lv  
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? K97lP~Hu  
这个差事就留给了holder自己。 z.oDH<1  
    #wbaRx@rc  
j#y_#  
template < int Order > z^I"{eT8  
class holder; Qpiv,n  
template <> wcP0PfY  
class holder < 1 > ~ C6< 75  
  { 9+h9]T:9  
public : ]oP2T:A  
template < typename T > fDp_W1yH  
  struct result_1 dz &| 3o  
  { //`heFuc]>  
  typedef T & result; n@{fqj  
} ; T^S|u8f  
template < typename T1, typename T2 > _WtX8  
  struct result_2 R+8+L|\wHv  
  { A{\7HV5  
  typedef T1 & result; q% )Y  
} ; o+`W  
template < typename T > bP&o] ?dN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %l[Cm4  
  { 1K^blOLXe  
  return (T & )r; A,e/y  
} DSYtj} >  
template < typename T1, typename T2 > 1F-o3\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k=H{gt  
  { |~hSK  
  return (T1 & )r1; ST)l0c+Y>  
} ##BMh!  
} ; 1gts=g.  
)-|A|1Uo  
template <> n' 73DApW  
class holder < 2 > ;SeDxyKG  
  { @)m[: n  
public : UP 1Y3  
template < typename T > W"AWhi{h  
  struct result_1 UF=5k~7<b  
  { 3X*;.'#Z  
  typedef T & result; !Zgb|e8<  
} ; jii2gtu'U  
template < typename T1, typename T2 > X_+`7yCi"x  
  struct result_2 .\X/o!xC  
  { zA9N<0[]o  
  typedef T2 & result; 6(B0gBCId  
} ; [=u8$5/a  
template < typename T > Q#urx^aw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JM -Tp!C>  
  { @5\OM#WT~&  
  return (T & )r; U}MU>kzb  
} |^C?~g  
template < typename T1, typename T2 > M:6H%6eT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -]~U_J]  
  { >pO[ S[  
  return (T2 & )r2; j\q1b:pE  
} wd~e3%JM  
} ; EK_NN<So#  
TgJx%  
%MU<S9k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1sYwFr5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HB{w:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (<s7X$(]e  
R +P,kD?  
return l(i, j) = r(i, j); huWUd)Po%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ly%$>BRU  
jIv+=b#oT  
  return ( int & )i; <tuh%k  
  return ( int & )j; Df||#u=n  
最后执行i = j; m/=,O_  
可见,参数被正确的选择了。 [{6]iJ  
\r^=W=  
K:z|1V  
x^8xz5:O  
dwv xV$Nt  
八. 中期总结 u3Z*hs)Z%  
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: 6vro:`R ?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ruS/Yh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :RzcK>Gub=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5ap}(bO  
Y~dRvt0_w  
)M#~/~^f+  
<d# 9d.<  
[esjR`u  
ETV|;>v  
九. 简化 )K -@{v^|  
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。 /XEcA 5C<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eg~$WB;1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0?BT*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ooc,R(  
  +-*/&|^等 Zla5$GM  
2. 返回引用。 Ag }hyIl  
  =,各种复合赋值等 ~ bL(mq  
3. 返回固定类型。 8?W\kf$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |q^e&M<  
4. 原样返回。 rVzj LkN^  
  operator, LDBxw  
5. 返回解引用的类型。 [ 8N1tZ{`  
  operator*(单目) "}*P9-%  
6. 返回地址。  ,@R~y  
  operator&(单目) m0paGG  
7. 下表访问返回类型。 .(VxeF(v_k  
  operator[] 0gm+R3;k^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1& YcCN\k  
  operator<<和operator>> 8'Xpx+v  
& oZI. Qeo  
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。 9Wb9g/L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: , =IbZ  
']u w,b  
template < typename Left > *ls}r5k2Y  
struct value_return } !pC}m  
  { $7jJV(B  
template < typename T > (+4gq6b  
  struct result_1 zc'!a"  
  { )+RGXV p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4fr/ C5M  
} ; 1N x%uz  
@'?<9 2A  
template < typename T1, typename T2 > $f_;>f2N  
  struct result_2 [`=|^2n?  
  { ?:s`}b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zbddn4bW9  
} ; $d:/cN 8E  
} ;  &e7yX  
D4}WJMQ7s  
|n=m8X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p!AQ  
2!~ j(_TA  
下面我们来剥离functor中的operator() 2etcSU(y>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &1F)/$,v  
nrUrMnlg  
return l(t) op r(t) 9^4^EY#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k^ B'W{  
return op l(t) \x(J v Dt  
return op l(t1, t2) d5T0#ue/e  
return l(t) op |ZJ]`qmZ  
return l(t1, t2) op @8DB Ln w  
return l(t)[r(t)] 4Mi*bN,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bo <.7  
Rr^<Q:#"<|  
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: r}WV"/]p  
单目: return f(l(t), r(t)); 8niQG']  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }z,4IHNn  
双目: return f(l(t)); B:n9*<v(  
return f(l(t1, t2)); $A7[?Ai ?  
下面就是f的实现,以operator/为例 ='pssdB  
-[~{c]/c  
struct meta_divide pA!+;Y!ZB<  
  { |5F]y"Nb  
template < typename T1, typename T2 >  []1VD#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RA+Y./*h  
  { CP7Zin1S/w  
  return t1 / t2; AXH4jQw  
} ]QtdT8~  
} ; 5[al^'y  
/6gqpzum4  
这个工作可以让宏来做: )KaQ\WJ:   
Zu$f-_"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /!eC;qp;[  
template < typename T1, typename T2 > \ {3$ge  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }qmZ  
以后可以直接用 ?)",}X L6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R{8nR0 0|1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3`n5[RV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3+{hO@ O  
WWrD r  
9gn_\!Mp  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 CYEqH2"3  
YXg:cXE8e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _:c8YJEG{  
class unary_op : public Rettype < hZA$.W3  
  { 6@wnF>'/\  
    Left l; 6.EfM^[  
public : )UI T'*ow  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UrH^T;#  
Y_p   
template < typename T > M7eO5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kR-N9|>i  
      { WyA>OB<Zeq  
      return FuncType::execute(l(t)); e|):%6#  
    } UB.FX  
h[C!cX  
    template < typename T1, typename T2 > h}q+Dw.i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6b-d#H/1Y  
      { Z:,HB]&;9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >P>.j+o/  
    } (4$lB{%  
} ; %a8'6^k  
C(}9  
6DaH+  
同样还可以申明一个binary_op m1]rLeeEt  
JI3AR e?y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VXn]*Mo  
class binary_op : public Rettype MZn7gT0  
  { ?lR)Hi  
    Left l; +SrE  
Right r; 1^}() H62}  
public : }C2I9Cl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K\IS"b3X  
,{%/$7)  
template < typename T > wjq f u /  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5>KAVtYvc  
      { -g IuL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T oy~\  
    }  Ca@[]-_H  
-R~;E[ {%  
    template < typename T1, typename T2 >  O7s0M?4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #T#&qo#  
      { z.e%AcX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1 YMaUyL 1  
    } &^ =t%A%#  
} ; 0AJ6g@ t[  
asQ pVP  
z ]o&^Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TkWS-=lNH0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K&BlWXT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u5V<f;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *vJ1~SRV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?F AsV&y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Te$/[`<U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S &s7]  
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) lH:TE=|4  
下面是修改过的unary_op Z:O24{ro5  
.N_0rPO,Kw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *S~. KW[  
class unary_op )\`TZLR  
  { ^w8H=UkP!+  
Left l; u$t*jw\fHg  
  LP@Q8{'  
public : XXuU@G6Z7$  
7Ar4:iNvX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UQ'D-eK  
%CF(SK2w  
template < typename T > -T4?5T_  
  struct result_1 CyzvQfpZr  
  { *r:8=^C7S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3c@Cb`w@  
} ; kL*Q})  
S;+bQ.  
template < typename T1, typename T2 > *N\U{)b\  
  struct result_2 zclt2?  
  { jGR_EE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u\Fq\_  
} ; _m3PAD4  
s,K @t_J  
template < typename T1, typename T2 > +wD--24!(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hrU.QF8  
  { ;fee<7T y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xa[gDdbL  
} k/?+jb  
ghbxRnU}  
template < typename T > n$5,B*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a3HT1!M)  
  { UgSSZ05Lq  
  return OpClass::execute(lt(t)); `u%//m_(  
} !fzqpl\ze  
R/ l1$}  
} ; ouVR[w>V  
kn+`2-0  
jl3RE|M\<  
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 T>vHZZiO  
好啦,现在才真正完美了。 Nf-IDK  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9y.C])(2  
C<qJnB:B 9  
template < typename Right > h(GgkTj4+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \w^U<_zq  
  { qa`bR%eH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NZ7a^xT_)  
} iknBc-TLD  
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。 D'Byl,W$   
LtejLCf/  
!x;T2l  
[g&Q_+,j  
q/70fR7{v  
十. bind h!yF   
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。 ^L]+e  
先来分析一下一段例子 r^WO$u|@i  
saU|.\l  
H'?Bx>X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -("79v>#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;Jv)J3y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J>!p^|S{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )bi*y`UM]  
我们来写个简单的。 @hl5^d"l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N<"_5  
对于函数对象类的版本: c)iQ3_&=  
>hB]T%'  
template < typename Func > YCw^u  
struct functor_trait X*$ 7g;  
  { iu*u|e  
typedef typename Func::result_type result_type; h-lMrI)U?h  
} ; `!!A;G7Qg  
对于无参数函数的版本: h^x7[qe  
<adu^5BI  
template < typename Ret > .? !{.D  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  gT O%  
  { C(e!cOG  
typedef Ret result_type; P*I\FV  
} ; aOWbIS[8  
对于单参数函数的版本: 6st(s@>  
hLx*$Z>  
template < typename Ret, typename V1 > 2[j|:Ng7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2/B(T5PY@  
  { Ls*.=ARq  
typedef Ret result_type; LEyn1d  
} ; {:S{a+9~  
对于双参数函数的版本: ;bP7|  
|06J4H~k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;PG'em  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > clG3t eC  
  { 4sNM#]%|  
typedef Ret result_type; 4J94iI>S.l  
} ; jD H)S{k  
等等。。。 Dih~5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RM%l hDFY  
PeT A:MW  
template < typename Func > 6Oo'&3@  
struct func_return *J1pxZ^  
  { *DDfdn  
template < typename T > IGu*#>h  
  struct result_1 ,2&'8:B  
  { RDzL@xCcn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ' ["Y;/>  
} ; =wS:)%u  
z-krL:A  
template < typename T1, typename T2 > PcDPRX!@  
  struct result_2 7F}I.,<W  
  { gj6"U {D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `Bkba:  
} ; {oBVb{<  
} ; Z U f<s?  
6u8`,&U  
~aA+L-s|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aW w`v[v  
[m}x  
template < typename Func, typename aPicker > .Ddl.9p5  
class binder_1 *zz/U (9D  
  { ]r|.\}2Y7  
Func fn; .!)7x3|$[  
aPicker pk; BN#^ /a-  
public : mI0| lp 1$  
d{ OY  
template < typename T > Z;WqKIM#  
  struct result_1 Y*w< ~m  
  { -pg7>vOq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Szwa2IdI.  
} ; ,aawtdt/  
Ix1ec^?f  
template < typename T1, typename T2 > Zh3]bg5  
  struct result_2 LNg[fF^:  
  { jUBlIVl]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x6:$lZ(  
} ; ~POe0!}  
#H7(dT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l9P~,Ec4''  
ukG1<j7.  
template < typename T > ;=B&t@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v6oZD;;~  
  { Dk ]Y\:  
  return fn(pk(t)); -#)xe W.d  
} p9l&K/  
template < typename T1, typename T2 > \%^<Ll  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g*Cs /w  
  { L6l~!bEc  
  return fn(pk(t1, t2)); m#%5H  
} ]!0*k#i_.  
} ; =_ -@1 1a  
5%tIAbGW  
nNBxT+3*i  
一目了然不是么? KwpNS(]I  
最后实现bind 7sHtJr  
{wA@5+[  
BT`/O D@  
template < typename Func, typename aPicker > K})j5CJ/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {yspNyOx  
  { /\#qz.c2K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N;Hf7K  
} 1*>a  
.HGEddcC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hQ<"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w9.r`_-  
Zu~ #d)l3N  
十一. phoenix W e9C9)0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mE^6Zu  
<7^_M*F9  
for_each(v.begin(), v.end(), (sr_& 7A  
( /l:3* u  
do_ PPE:@!u<  
[ `$MO.K{  
  cout << _1 <<   " , " L$(W* PG}  
] mjy%xzVr6^  
.while_( -- _1), 3R4-MK  
cout << var( " \n " ) d@] 0 =Ax  
) PX]A1Kt?  
); z KJ6j]m  
&a48DCZ  
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: }>)"!p;t_  
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 wPqIy}-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qj 0@^LA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZH&%D*a&  
EZBk;*= B  
<M+ZlF-`  
template < typename Cond, typename Actor > f}XUxIQ-<  
class do_while dVCBpCxI  
  { NUx%zY  
Cond cd; x#Hq74H,  
Actor act; W0gaOew(^  
public : .F 3v)  
template < typename T > 2v%~KV  
  struct result_1 GHYgSS  
  { hiP^*5h  
  typedef int result_type; N],A&}30  
} ; O\lt!p3F  
K mL PWj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5^P)='0*  
w6#hsRq[C  
template < typename T > i ]F,Y;&|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z;??j+`Eo  
  { :LcR<>LZ  
  do i~l0XjQbs  
    { $?;aW^E  
  act(t); Kw-E%7gh4c  
  } ^5"s3Qn  
  while (cd(t)); W@pVP4F0xM  
  return   0 ; 2/>AmVM  
} ,v)@&1Wh:  
} ; .sjM$#V=  
{\lu; b!  
-?'u"*#1,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pD`7N<F 3  
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。 YSv\T '3  
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。 B6=8cf"i  
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。 C=9|K`g5 R  
下面就是产生这个functor的类: ~}wPiu,  
P9Rq'u  
|\N[EM%.@  
template < typename Actor > .c~;/@{  
class do_while_actor 5O*. qp?  
  { c%i/ '<Afr  
Actor act; 2r[Q$GPM<  
public : fqvA0"tv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N}\$i&Vi  
bl}$x/  
template < typename Cond > ~?[@KK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F(@|p]3*  
} ; p,ZubR J"  
l+YpRx/T\  
7nIg3s%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  h}+,]^  
最后,是那个do_ J/RUKhs/  
QGLfZvTT  
p~=%CG^5  
class do_while_invoker eMWY[f3  
  { mn 8A%6W  
public : m}F1sRkdQ  
template < typename Actor > @c7 On)sy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ##R]$-<4dQ  
  { G^ n|9)CVW  
  return do_while_actor < Actor > (act); "o[\Aec:  
} 8+gSn  
} do_; G ytI_an8  
> -k$:[l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \ m 2[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 97$y,a{6  
最后来说说怎么处理break和continue ^B]M- XG  
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。 F"a,[i,[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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