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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L~~Dj:%uq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h8uDs|O9n  
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, )B' U_*  
ALY% h!L  
p; ZEz<M  
w_ po47S4  
  class filler |;B 'C#  
  { tHo0q<.oX  
public : r ,,A%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j']Q-s(s  
} ; dLek4q `l  
"UY.; P  
W<uL{k.Kpd  
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: A*:(%!  
UW[{Y|oE  
v1j]&3O  
V-(LHv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K{00 V#  
9N'um%J3%s  
I({ 7a i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [+st?;"GF  
5B<G;if,  
db!2nImNu\  
Q nqU!6k@  
二. 战前分析 #dGg !D  
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。 r4xq%hy  
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 s `r  tr  
:6z0Ep"  
xIo7f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NOa.K)^k  
  /* --------------------------------------------- */ XabrX|B#  
vector < int *> vp( 10 ); F*d{<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1*x4T%RF$  
/* --------------------------------------------- */ nWK"i\2#G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >gr6H1  
/* --------------------------------------------- */ (t9qwSS8z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B!le=V,@,  
  /* --------------------------------------------- */ ZtEHP`Iin  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *3<m<<>U  
/* --------------------------------------------- */ '+X9MzU*\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dg#Ab8  
7OOB6[.fu  
]~(Ipz2NP  
%;zWS/JhL  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z3R..vy8  
1._1, _2是什么? *qG=p`  
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。 |"P5%k#6^>  
2._1 = 1是在做什么? *k'9 %'<  
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。 7@DinA!  
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。 T"Q4vk,3*J  
BsB}noN}  
,oP-:q!PC  
三. 动工 ;8g#"p*&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: va;d[D,  
wrn[q{dX  
(>0d+ KT  
ZrA\a#z"<  
template < typename T > cx2s|@u0  
class assignment SQ5*?u\  
  { (7ew&u\Li  
T value; ~ilbW|s?=k  
public : oqDW}>.  
assignment( const T & v) : value(v) {} J&a887  
template < typename T2 > 1"odkM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i%*x7zjY{  
} ; @R2|=ox  
mk4%]t"  
l}(~q!r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8d)F#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G)43Y!  
g\(7z P  
x\Sp~]o3C  
2z[Pw0#V  
  class holder wOi>i`D&  
  { %k$C   
public : Ya9uu@F  
template < typename T > _-8,}F}W#s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I;-{#OE,  
  { 2|%30i,vV  
  return assignment < T > (t); )cqhbR  
} m'qMcCE  
} ; FxZ\)Y   
+&?VA!}.  
i ^IvT  
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: *Nt6 Ufq6  
I$ mOy{/#  
  static holder _1; p[o2F5 T2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [ objdQU`  
<![T~<.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r>)\"U#  
而不用手动写一个函数对象。 x9_ Lt4  
;%jt;Xv9  
2hu6  
&erNVD5o  
四. 问题分析 nlmkkTHF8  
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。 MW$9,[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d;;=s=j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k Dv)g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J5o"JRJ"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2hp x%H  
&1[5b8H;+  
五. 问题1:一致性 W"Rii]GK"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| J`mp8?;%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8D n]`}ok  
{[9^@k  
struct holder gvU6p[D  
  { V+Tj[:ok  
  // *"4<&F S  
  template < typename T > Yr31GJ}K  
T &   operator ()( const T & r) const N4Lk3]  
  { wk/->Rz  
  return (T & )r; f/c}XCH_h  
} cQ8:;-M   
} ; PLY7qM w  
{'ZnxK'  
这样的话assignment也必须相应改动: @KpzxcEoO  
8zGzn%^  
template < typename Left, typename Right > _ xC~44  
class assignment f@}(<#  
  { zV &3l9?U  
Left l; t!=S[  
Right r; g&bO8vR=  
public : Qpc{7#bp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )} #r"!  
template < typename T2 > "D k:r/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2 g8PU$T  
} ; hB.dqv]^  
j>T''T f  
同时,holder的operator=也需要改动: Qm-P& g-  
E.6\(^g  
template < typename T > 4|e#b(!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q38; w~H  
  { ) )F.|w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4mAtYm  
} Xm4wuX"e=  
8vRiVJ8QS:  
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。 {k*_'0   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g3Q #B7A  
'!I?C/49k  
return l(rhs) = r; oN$ZZk R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }cT}G;L'-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FX^E |  
bDo'hDmW  
template < typename Tp > >H1d9y +Z  
class constant_t Jc)1}  
  { p\WUk@4  
  const Tp t; \f  LBw0  
public : la4 ,Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ah92<'ix  
template < typename T > cTnbI4S;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _~kcr5  
  { Wg%-m%7O  
  return t; 8z CAy@u  
} -AT@M1K7%  
} ; 6bGD8 ;  
h[]N=X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {dwV-qz  
下面就可以修改holder的operator=了 A E711l-  
nf4 P2<L!  
template < typename T > s]iOC6v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XbC8t &Q],  
  {  M9K).P=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o^?{j*)g  
} YiTp-@$}  
_iu|*h1y  
同时也要修改assignment的operator() WGmCQE[/c  
mTfMuPPs[  
template < typename T2 >  o,yvi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VO Qt{v{1|  
现在代码看起来就很一致了。 )9r%% #  
EVFfXv^  
六. 问题2:链式操作 {yHfE,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k%g xY% 0  
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。 O[y`'z;C  
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。 j,xPN=+hT  
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。 i!3KG|V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~@D%qbN  
=]a@)6y  
template < typename T > ,[\(U!Z7:%  
struct result_1 / aG>we  
  { 1Ol]^ 'y7)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s%oAsQ_y  
} ; \z9?rvT:  
(NdgF+'=  
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: >!1f`  
G)hH?_U#T  
template < typename T > +ca296^  
struct   ref :dN35Y]a  
  { \&5@yh  
typedef T & reference; p*,P%tX  
} ; U.U.\   
template < typename T > &8_;:  
struct   ref < T &> Jche79B  
  { S=,1} XZ  
typedef T & reference; Iv72;ZCh?6  
} ; J&:W4\ m  
l;*lPRoW,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k6'#  
wLSZL  
template < typename T > d7J[.^\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m->%8{L  
  { -]\E}Ti  
  return l(t) = r(t); 3:joSQa  
} {(}w4.!  
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。 MLBg_<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :{:?D\%6  
)O@^H   
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 =9 M|o0aY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: = 6<w'>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T[h}A"yK;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xd fvme[  
最后的布局是: 3B".Gsm)X  
                Add 0ITA3v8{  
              /   \ hcd>A vC8  
            Divide   5 mK40 f  
            /   \ AKKU-5 B9c  
          _1     3 on;sq8;  
似乎一切都解决了?不。 x;FO|fH  
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。 *OOa)P{^D  
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。 ru/zLj:  
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: S~rVRC"<xo  
( ssH=a  
template < typename Right > 8U2 wH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |369@un6  
Right & rt) const _`@Xy!Ye  
  { vg:J#M:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rfXF 01I  
} YY:iPaGO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r,.95@  
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。 _"!{7e`Z  
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。 H"FflmUO  
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。 L2>?m`wp  
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。 W|H4i;u  
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? jO&f*rxN  
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: bOxjm`B<  
m>uI\OY{n  
template < class Action >  Z|:_ c  
class picker : public Action m{lRFKx>s  
  { vQBY1-S  
public : W}R=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >b4YbLkI#  
  // all the operator overloaded GrLM${G  
} ; "`jZ(+  
BBU84s[  
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。 Jl}!CE@-  
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: p~, 3A:i  
HV*:<2P%D  
template < typename Right > qN1e{T8u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GwMUIevO_  
  { o^_W$4Fc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f=_Bx2ub  
} Owh*KY:  
U= c5zrs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )-Mn"1ia  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 hHfe6P |  
w~Tq|kU[  
template < typename T >   struct picker_maker )~?S0]j}  
  { =p,4=wo{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DV7<n&P  
} ; k5fH ;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L_ Xn,  
  { P,$ [|)[E  
typedef picker < T > result; Bt*&L[&57  
} ; a8bX"#OR&N  
 +eDN,iv  
下面总的结构就有了: ^B<PD]  
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。 uGP[l`f|FQ  
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。 %)<oX9E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {p#l!P/  
至此链式操作完美实现。 mJGO)u&  
(s V]UGrZ  
rSF;Lp)}  
七. 问题3 7E!";HT  
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。 lnS\5J  
 r21?c|IP  
template < typename T1, typename T2 > zH=/.31Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <i{m.p R>  
  { _q$0lqq~u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uS: A4tN  
} ~>N`<S   
{UX"Epd);n  
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: Q>}e IQ Y  
~!3t8Hx6  
template < typename T1, typename T2 > .\ ;l-U  
struct result_2 B%%.@[o,  
  { DU/9/ I?~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Edf=?K+\!i  
} ; a!c/5)v(  
X \b}jo^96  
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? 36kc4=  
这个差事就留给了holder自己。 (!3Yc:~RE  
    27Kc -rcB  
g( ]b\rj  
template < int Order > p~Yy"Ec;p  
class holder; U,%s;  
template <> VL_)]LR*)  
class holder < 1 > Dh\S`nfFq  
  { G zJ9N`  
public : ;-3h~k  
template < typename T > p<of<YU)  
  struct result_1 AI^AK0.L  
  { q;~R:}?@  
  typedef T & result; 8FO1`%8Oe  
} ; i#L6UKe:Q  
template < typename T1, typename T2 > p/ziFpU  
  struct result_2 ZfFIX5Qd\  
  { X;s 3y{ku  
  typedef T1 & result; $:%*gY4~76  
} ; !7:EE,W~  
template < typename T > zVp[YOS&c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~I8v5 H  
  { kdK*MUB  
  return (T & )r; 8eOl@}bV  
} k1^V?O  
template < typename T1, typename T2 > >VRo|o<D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *fxep08B  
  { &q ," !:L]  
  return (T1 & )r1; g6rv`I $l  
} vbr~<JT=  
} ; Bl kSWW/  
bh=\  
template <> vqrBRlZ  
class holder < 2 > E0sbU<11  
  { <ldid]o #  
public : httls>:xB|  
template < typename T > ]h #WkcXQ  
  struct result_1 ox(*  
  { pu\b`3C(  
  typedef T & result; |x1$b 7  
} ; fl!mYCPv  
template < typename T1, typename T2 > 98D{{j92  
  struct result_2 }U2[?  
  { '4J&Gpx  
  typedef T2 & result; `y1BTe&  
} ; ::4"wU3t  
template < typename T > M.o?CX'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hWe}' L-  
  { f?2zLE>u  
  return (T & )r; fdd~e52f  
} -0A@38, }  
template < typename T1, typename T2 > zXj>K3M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \ua9thOG  
  { bZxv/\  
  return (T2 & )r2; I 'x$,s  
} 4qqF v?O[r  
} ; ^bF}_CSE  
IJ hxE  
?2H{^\<(e  
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> >。 929#Q#TT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Zk wJ.SuU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 91BY]N  
"\NF  
return l(i, j) = r(i, j); Xyb8u})p'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cYsR0#  
lTn;3'  
  return ( int & )i; CKJAZ2  
  return ( int & )j; g<M0|eX@~  
最后执行i = j; (:ZPt(1  
可见,参数被正确的选择了。 .=?Sz*3  
6!*K/2:O  
ymHKcQ  
<inl{CX/  
LOe4c0C6Ca  
八. 中期总结 :RPVT,O}  
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: ;F|jG}M"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $Xf~# uH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N[>:@h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yU> T8oFh  
n1_ %Td  
H1Q''$}Z.  
{>S4 #^@}  
#U\$@4D  
6 tX.(/+L  
九. 简化 $$42pb.  
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。 7Ez}k}aR<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HP#ki!'  
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: S 9WawI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;D:=XA%  
  +-*/&|^等 *<w3" iq  
2. 返回引用。 .Xi2G@D  
  =,各种复合赋值等 Ks|gL#)*Ku  
3. 返回固定类型。 \Ph]*%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q{/*n]K  
4. 原样返回。 EVWA\RO'\  
  operator, fTTm$,f5N  
5. 返回解引用的类型。 v Xc!Zg~  
  operator*(单目) )ukF3;Gt  
6. 返回地址。 hX&-/fF+f  
  operator&(单目) ) 9xX  
7. 下表访问返回类型。 %t q&  
  operator[] /GyEVCc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .6LS+[  
  operator<<和operator>> hUBF/4s\  
_<XgC\4O|  
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。 ej<`CQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |l$ u<3  
 -W9gH  
template < typename Left > )mj<{Td`  
struct value_return L,6MF,vx  
  { Ny]lvgu9X  
template < typename T > ~bWhth2*  
  struct result_1 A3j"/eKi2  
  { N_0pO<<cs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TFYw  
} ; a`s/qi  
wBLsz/  
template < typename T1, typename T2 > rJX\6{V!_  
  struct result_2 &h\7^=s.  
  { whw{dfE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2g0K76=Co:  
} ; XYMxG:  
} ; RFB(d=o5S  
IOX:yxj  
o7J{+V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EPv%LX_j  
'\ XsTs#L  
下面我们来剥离functor中的operator() sx:Hv1d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Mur*tj#  
G#|Hu;C6"  
return l(t) op r(t) $Vsy%gA<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J,9%%S8/C  
return op l(t) X'jr|s^s  
return op l(t1, t2) 7r['  
return l(t) op fwy"w  
return l(t1, t2) op :1*zr  
return l(t)[r(t)] &lUNy L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hl/7(FJqc>  
zPHy2H$28  
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: vn``0!FX  
单目: return f(l(t), r(t)); $ 3]b>v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I'?6~Sn3  
双目: return f(l(t)); >2u y  
return f(l(t1, t2)); >J>>\Y(p  
下面就是f的实现,以operator/为例 oCbpK  
O <>#>[  
struct meta_divide %OEq,Tb  
  { QE3ryD  
template < typename T1, typename T2 > Qne0kB5m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (U_wp's  
  { puA |NT  
  return t1 / t2; +O4(a.  
} R2CQXhiJ  
} ; <&6u]uKrW  
VjY<\WqbS  
这个工作可以让宏来做: Oi6Eo~\f  
k8 u%$G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t{6ap+%L  
template < typename T1, typename T2 > \ GY9y9HNZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W"|mpxp  
以后可以直接用 GZ"&L?ti  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b[yE~EQxr  
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 'bC]M3P  
(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。。。) s%^o*LQ|9  
^EuW( "  
)@_ugW-j  
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 gJKKR]4*  
 cLAe sj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]Z/R!y?l"G  
class unary_op : public Rettype C 0>=x{,v  
  { L_k9g12  
    Left l; %Ci^*zb  
public : O) 1E$#~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JN|VPvjE   
@iRO7 6m  
template < typename T > C38%H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xD4$0Ppu  
      { +aj^Cs1$  
      return FuncType::execute(l(t)); rFfy#e  
    }  $WR?  
uOre,AQR  
    template < typename T1, typename T2 > I-bF{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {"jd_b&  
      { <wa(xDBw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [IMQIX  
    } sl^n6N  
} ; =zOe b/  
+9C;<f  
.jargvAL*  
同样还可以申明一个binary_op LXNQb6!  
pC^2Rzf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F"[3c6yF  
class binary_op : public Rettype 8%-%AWF]  
  { e3g_At\  
    Left l; O_AGMW/2+  
Right r; g|4w8ry  
public : Ka.Nr@Rq*~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x2m]Us@LIU  
S>#R_H<(  
template < typename T > jtCZfFD?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V^2-_V]8  
      { nE7JLtbH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e#khl9j*bt  
    } B2(,~^39  
sf)W~Lx 5a  
    template < typename T1, typename T2 > "H?QqrKx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^j=bObaX  
      { {*$9,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s:b" \7  
    } C_Gzv'C"L  
} ; 'evv,Q{87  
>A=\8`T^  
/>F.Nsujy  
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 bE4HDq34  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SK-W%t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dhtb?n{  
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。 'F7VM?HBfg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [O 1|75  
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。。。 KoF iQ?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +v-LL*fa  
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) u|OtKq  
下面是修改过的unary_op Up|f=@=  
+$,dwyI2t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gl "_:atW  
class unary_op w~LU\Ct  
  { M BVOfEMj  
Left l; n|C|&  
  'Sa!5h  
public : TVeJ6  
9^\hmpP@D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z 6cYC,  
Y`^o7'Z2^P  
template < typename T > gQ+9xTd  
  struct result_1 &O*ENpF  
  { g_M ^E-3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s#P:6]Ar  
} ; -l[jEJS}  
,]q%/yxi  
template < typename T1, typename T2 > M5O'=\+,F  
  struct result_2 K(3&27sGN  
  { :\bfGSD/gd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q~h:<,5  
} ; )E-E0Hl>7  
;($1Z7j+  
template < typename T1, typename T2 > I4~^TrznRa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <T4(H[9B  
  { c,$mWTC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DqlK.  
} <\ETPL,<  
wko2M[  
template < typename T > '=#5(O%pp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =YHt9fb$c  
  { Spo +@G  
  return OpClass::execute(lt(t)); xYwkFB$$*  
} SUu >6'LN  
q,@+^aZ  
} ; `Cg^in\  
pl\b-  
jsdBd2Gdc  
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 \JU{xQMB  
好啦,现在才真正完美了。 >?V<$>12  
现在在picker里面就可以这么添加了: H"D 5 e  
0!_*S )  
template < typename Right > (3O1?n[n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fYn{QS?  
  { WgPgG0VJE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H%C\Uz"o  
}  f`J|>Vk  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Yrsp%<qj  
?l 9=$'  
@/(@/*+"  
O9*p0%ug  
i@6wO?Tv  
十. bind +V1}@6k :  
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。 k/bque  
先来分析一下一段例子 v F[CWV.  
{+\'bIV[  
2&x7W*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W>:kq_gT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nuxd S ,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4 l1 i>_R  
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。 {_7Hz,2U  
我们来写个简单的。 A8!Ed$@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :d({dF_k;p  
对于函数对象类的版本: IfB/O.;Kz  
eE9|F/-L  
template < typename Func > ^W}MM8 '  
struct functor_trait 9gR.RwR X  
  { H/`G  
typedef typename Func::result_type result_type; 1MV@5j  
} ; J 8q  
对于无参数函数的版本: piuKV U  
2Y;!$0_rv  
template < typename Ret > "uhV|Lk*7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0\wiam-  
  { 3KT_AJ4}  
typedef Ret result_type; {U6"]f%  
} ; 1I \tu  
对于单参数函数的版本: [?I/Uo8  
(Com,  
template < typename Ret, typename V1 > f@x_#ov  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O%VA)<  
  { [-]A^?yBM  
typedef Ret result_type; N33AcV!*8  
} ; VY_f =  
对于双参数函数的版本: :])JaS^  
fCr\u6Tb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eQ\jZ0s;p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #]X2^ND4 7  
  { wI>h%y-%!  
typedef Ret result_type; ?UJSxL  
} ; hv{87`L'K(  
等等。。。 zv@bI~3~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F"v:}Vy|   
y<v|X2  
template < typename Func > fa yKM  
struct func_return 0+|>-b/%  
  { \kyM}5G(<0  
template < typename T > jiq2x\\!  
  struct result_1 tO`?{?W7  
  { "8?TSm8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h(|;\~  
} ; yYk|YX(7U  
:t%)5:@A  
template < typename T1, typename T2 > "4RQ`.S R  
  struct result_2 tJz^DXqAc  
  { Bi XTC$Oi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b@!:=_Mr  
} ; MISE C[/  
} ; 'QnW9EHLF  
KDBY9`08  
V pH|R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +nzTxpcP@K  
ZBC@xM&-  
template < typename Func, typename aPicker > ([tG y  
class binder_1 E$R_rX4x  
  { Wxc^_iqA1  
Func fn; ]xYayN!n  
aPicker pk; x RB7lV*  
public : 1EuK, :x  
RJLFj  
template < typename T > W.p66IQwL&  
  struct result_1 lU& Q^Zj`  
  { mQL8QW[c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;&q]X]bJ  
} ; 4]]b1^vVj  
^W;\faG  
template < typename T1, typename T2 > E<0Y;tR  
  struct result_2 V4_ZBeWA  
  { tX)^$3A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *!vwW T  
} ; 6m?}oMz  
o H$4K8j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @2V#bK  
{"-uaH>,  
template < typename T > rxt)l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H|5\c=  
  { d7A vx  
  return fn(pk(t)); 86oa>#opU  
} Nv w'[?m  
template < typename T1, typename T2 > r"c<15g2'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6VW&An[6r  
  { ~8Z)e7 j  
  return fn(pk(t1, t2)); xzh`q  
} M/T ll]\|  
} ; T=%,^  
2{(_{9<>z  
h<JV6h:8  
一目了然不是么? x= X"4Mj0)  
最后实现bind "|`euxYV  
ogtl UCUD  
'Y `or14E  
template < typename Func, typename aPicker > /d*d'3{c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,Tjc\;~%  
  { FbhF45H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |U)M.\h  
} t[VA|1gG  
=)!sWY:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JYc;6p$<i  
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。 m5`<XwD9  
]2Zl\}GwY  
十一. phoenix )H8Rfn?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Mh3Tfp  
H[S[ y  
for_each(v.begin(), v.end(), MfQ 9d9  
( ](-zt9, N;  
do_ ~lib~Y'-  
[ bi~1d"j  
  cout << _1 <<   " , " SJ8Ax_9{q  
] ,v,#f .  
.while_( -- _1), grrM[Y7#~b  
cout << var( " \n " ) F=EG#<@u  
) *MC+i$  
); 4MUN1/DId`  
4j_\_:$w<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: h9RL(Kq{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VH M&Y-G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |kGj}v3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O3 NI  
#83`T&Xw*  
zo83>bt  
template < typename Cond, typename Actor > TMJq-u51  
class do_while 4 '"C8vw.  
  { /xq^]0xy  
Cond cd; 37<^Oly!  
Actor act; 6--t6>5  
public : |r['"6  
template < typename T > SR_<3WW  
  struct result_1 4M*Z1  
  { ]sLdz^E3D  
  typedef int result_type; Uhs/F:E[A  
} ; tzJ7wXRr  
'Y2ImSWj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z>]P_E~`}  
3Zdwt\OQ  
template < typename T > 4g+Dp&U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FdGnNDl*e  
  { {f"oqry_g  
  do YC[c QX  
    { Q%r KKOX8  
  act(t); Lo,uH`qU  
  } \Vb|bw'e(  
  while (cd(t)); iVT)V>Up  
  return   0 ; &8\6%C  
} 2Y>#FEW/  
} ; 0hg4y  
8B! MgNKV  
rHiBW!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y6G`p  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I >aKa  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q@ua G,6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \&/V p`  
下面就是产生这个functor的类: <c%  
H7FOf[3'  
F1*xY%Jv^M  
template < typename Actor > /Bq4! n+  
class do_while_actor "% l``  
  { 9+#BU$*v  
Actor act; Cz|F%>y#  
public : ?t)Mt]("  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0oQJ}8t  
[2{2w68D!  
template < typename Cond > DGbEQiX$\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y!8m7a  
} ; n|fKwWB\  
`ztp u ~?  
`{%ImXQF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @4G{L8Q}  
最后,是那个do_ ;;S9kNp^v  
V3Ep&<=/  
,Cd4Q7T  
class do_while_invoker ?{L5=X@$$  
  { oT0:Ny  
public : $px1D$F!  
template < typename Actor > cHC1l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y0yu,   
  { {>UT'fa-  
  return do_while_actor < Actor > (act); ivg W[]  
}  {b|V;/  
} do_; O"}O~lZ[6T  
:}-VLp4b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &o]fBdn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 40aD\S>  
最后来说说怎么处理break和continue E|3[$?=R  
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。 &r+!rL Kp  
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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