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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e+'PRVc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =t@8Y`9w  
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, x}\_o< d  
5~BM+ja  
$@WqM$  
Tf0"9  
  class filler }K<% h  
  { ^?-SMcUHB  
public : 0#$<2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )(^L *  
} ; |r|<cc#  
T;?=,'u  
c~,OU7[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %8U/!(.g  
aXOW +$,  
,tZJSfHB  
kfb*|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 45?aV@  
'r/+z a:2  
P|0dZHpT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WR5@S&fU`  
fv;3cxQp  
O{P@fv%~(o  
>VnBWa<j3  
二. 战前分析 1]DPy+  
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。 Oq[2<ept  
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 cu~dbv6H  
$ G\IzK  
\my5E\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); moop.}O<  
  /* --------------------------------------------- */ H{tG:KH  
vector < int *> vp( 10 ); !Eqp,"ts7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '3<AzR2  
/* --------------------------------------------- */ qwf97pg$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uD'GI  
/* --------------------------------------------- */ u*W6fg/"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /Soc,PjZ  
  /* --------------------------------------------- */ Bz7rf^H`Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [unK5l4_!  
/* --------------------------------------------- */ QGC%, F"+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Un~ }M/  
{Yt@H  
\w6A-daD0  
Z30r|Ufh  
看了之后,我们可以思考一些问题: /V>q(Q  
1._1, _2是什么? Xyz w.%4c  
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。 e-@.+ f2CC  
2._1 = 1是在做什么? sWG_MEbu  
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。 W`vgH/lSnZ  
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。 _"4u?C#  
-g5o+RT@  
xE{PsN1 X;  
三. 动工 per$%;5E"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *_qLLJg  
c] '-:=  
xJNV^u  
@Yu=65h  
template < typename T > i(hL6DLD  
class assignment p-qt?A  
  { mFGiysM  
T value; ^yl)c \`  
public : z\kiYQ6kA  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^8z~`he=_J  
template < typename T2 > p?6`mH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EFk9G2@_  
} ; )XFaVkQ}  
I1Jhvyd?$  
$FJf8u`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  << XWL:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9ZYT#h  
;A\SbLM  
Y8s.Q  
.)Wqo7/Gx  
  class holder .%x1%TN  
  { 0]~'}  
public : 3hD\6,@  
template < typename T > '0jjoZ:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Cih~cwE  
  { P {0iEA|k  
  return assignment < T > (t); wf,B/[,d  
} 4.t72*ML  
} ; R=co2 5  
Y3n6y+Uzk  
Y}n$s/O:u8  
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: H,Y+n)5  
G+S MH`h  
  static holder _1; xG7/[ jG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5Z<y||=  
0W6j F5T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 141G~@-  
而不用手动写一个函数对象。 8TE2q Pm  
!k}]`z^d  
GKg&lM!O$  
Y9w^F_relL  
四. 问题分析 h1U8z)D#   
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。 X:Iam#H  
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。 tD j/!L`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kc:>[{9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [" PRxl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YD@n8?~$$  
LJ{P93aq`^  
五. 问题1:一致性 {;2Gl$\r  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D=^|6}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i^Ip+J+[  
kp=wz0#  
struct holder ?]]7PEee*  
  { 0;/},B[A  
  // -|WQs'%O  
  template < typename T > aS3Fvk0R{h  
T &   operator ()( const T & r) const 1Y6DzWI  
  { [vNaX%o  
  return (T & )r; (j%;)PTe+&  
} B*AF8wX|  
} ; 6E))4 lW  
5<RZ ht$i  
这样的话assignment也必须相应改动: 5bHS|<  
\pwg8p[4Q  
template < typename Left, typename Right > ')82a49eA  
class assignment _q1b3)`D  
  { ;X}!;S%K  
Left l; d# >iFD+  
Right r; 6%\&m|S  
public : C8bB OC(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ni Y.OwKr  
template < typename T2 > $OP w$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6^#@y|.  
} ; k@=w? m  
'>U&B}  
同时,holder的operator=也需要改动: c>)_I  
}M|,Z'@*  
template < typename T > .?NraydwV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D6NgdE7b  
  { #bZT&YE^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bL 9XQ:$C  
} 4RDdfY\%u  
2)4oe  
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。 ELgq#z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LO@='}D=  
CS\T@)@t  
return l(rhs) = r; ^,sKj-  
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。 b!gvvg<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g7g^iLU  
-8%[ 7Z]  
template < typename Tp > a`E1rK'  
class constant_t =&-+{txs  
  { --BS/L-  
  const Tp t; 0~GtK8^B  
public : Sft+Gb6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r zO5 3\  
template < typename T > V'm4DR#M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  }0f"SWO>  
  { svj0;x5  
  return t; u~7 ,v  
} ~Kll.  
} ; N^@aO&+A  
\ QE?.Fx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :@c\a99Kx  
下面就可以修改holder的operator=了 n*nsFvt%o  
 WgayH  
template < typename T > k=``Avp?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 01&J7A2  
  { {<#~Ya-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >[&Zs3>  
} 0$1-5XY9  
dHJ#xmE!pP  
同时也要修改assignment的operator() *)0-N!N#)  
J<27w3bs~p  
template < typename T2 > |x/00XhS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uh 3yiDj@a  
现在代码看起来就很一致了。 |4?O4QN  
m0[JiwPI  
六. 问题2:链式操作 )zYm]\@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G~FAChI8![  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sUTfY|<7|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *-lw2M9V  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "&{sE RYY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x17K8De  
Kq4b`cn{_  
template < typename T > vC|V8ea  
struct result_1 us$=)m~v+  
  { )a0%62  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;($"_h  
} ; 0.kQqy~5  
Jo Ih2PD  
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: ~Jlo>  
HCOE'24I  
template < typename T > Bq*aP*jv  
struct   ref ,o68xfdZVW  
  { p&Ev"xhs  
typedef T & reference; x !^u$5c  
} ; CTh!|mG  
template < typename T > EN/e`S$)  
struct   ref < T &> J0V\_ja-  
  { hJkF-yW  
typedef T & reference; YIZ+BVa  
} ; h&O8e;S#  
2/4,iu(T`c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J%SuiT$L&Y  
qEy]Rc%  
template < typename T > ;rjd?r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Nub)]S>_/t  
  { bUS"1Tg]*6  
  return l(t) = r(t); D N#OLk  
} ZGZ+BOFL  
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。 #!RO,{FT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b 9cY  
|xX>AMZc)D  
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 3S h#7"K3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aZBb@~Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gK+/wTQ%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R^ &nBwp  
最后的布局是: f zsD  
                Add 'BmLR{[2L  
              /   \ [r f.&  
            Divide   5 -ttH{SslM  
            /   \ 9:1[4o)~  
          _1     3 ~ u',Way  
似乎一切都解决了?不。 Tn"/EO^N  
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。 T2p;#)dP  
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。 }[c ,/NH  
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: NpN-''B\  
>2[nTfS  
template < typename Right > Vb$4'K '  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @b5zHXF83E  
Right & rt) const .M zAkZ=  
  { W v4o:_}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]UFbG40Zo  
} WO<a^g {  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SdM@7%UK  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 71(C@/J  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?@LqrKj 11  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4ht+u  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [zMnlO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1SO!a R#g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <-rw>,  
#yi&-9B  
template < class Action > G Rq0nhJ  
class picker : public Action 5*P+c(=  
  { w_hN2eYo&e  
public : 6<>T{2b:(p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IwJ4K+  
  // all the operator overloaded y3{ F\K  
} ; ~;uc@GGo  
xG"*w@fs7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >jH%n(TcC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: h-+GS%  
~f5g\n;  
template < typename Right > 'vc>uY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const io^ L[  
  { 'j27.Ry.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2(5<Wj"  
} LzE$z,  
fq,LXQ#G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `%oJa`  
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。 2n|]&D3V"'  
5wgeA^HE2y  
template < typename T >   struct picker_maker hiBZZ+^[  
  { Li8$Rb~q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &K@ RTgb  
} ; mNDz|Ln  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ap)[;_9BD  
  { f9FEH7S68  
typedef picker < T > result; Fh0cOp(  
} ; e$=UA%  
H)VzPe#{  
下面总的结构就有了: NuQ l  
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。 <)am]+Lswy  
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。 W0_ pO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7ea<2va,  
至此链式操作完美实现。 \:vHB!2E  
U?.cbB,  
Oll,;{<O  
七. 问题3 TP R$oO2  
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。 f:hsE  
wR]jJb F  
template < typename T1, typename T2 > ?CU6RC n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ww)p&don  
  { yDe6f(D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pB0p?D)n  
} O~~WP*N  
RF$2p4=[  
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: |X6/Y@N  
vv0+F6 @  
template < typename T1, typename T2 > Nt'6Y;m!  
struct result_2 ,C97|6rC  
  { rO3.%B}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |0N6]%r  
} ; MFzJ 8^.1R  
oQ:.pq{T  
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? su\iUi  
这个差事就留给了holder自己。 ;%W]b  
    sDXD>upO  
6>=yX6U1q^  
template < int Order > bbe$6xwi  
class holder; mi]bS  
template <> kVeR{i<*(  
class holder < 1 > jRGslak;  
  { XV %DhR=  
public : 0s'h2={iI  
template < typename T > bpgvLZb>s  
  struct result_1 "kS!rJ[  
  { s:ZYiZ-  
  typedef T & result; ($or@lfs  
} ; Vl\8*!OL%  
template < typename T1, typename T2 > M%(^GdI#Vf  
  struct result_2 Z`]r)z%f  
  { ms%RNxU4:  
  typedef T1 & result; hteAuz4H  
} ; UYw=i4J'  
template < typename T > <reALC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0Fc^c[  
  { 3LW_qX  
  return (T & )r; :}*   
} a2%xW_e  
template < typename T1, typename T2 > Swr 8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *'to#_n&W  
  { D`NPU  
  return (T1 & )r1; +{h.nqdAE  
} SPN5H;{[]K  
} ; kJ[r.)HU  
@ Cd#\D|  
template <> }5]2tH${  
class holder < 2 > uEui{_2$  
  { {$xt.<  
public : NXHe;G  
template < typename T > u8Ak2:   
  struct result_1 aM7=>  
  { s~'"&0Gz  
  typedef T & result; J:Idt}@z  
} ; N}gPf i  
template < typename T1, typename T2 > Q&]f9j_  
  struct result_2 -qqI @+u+  
  { G0~6A@>  
  typedef T2 & result; 4..M *U  
} ; [JVEKc ym  
template < typename T > !*e1F9k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c4V%>A  
  { iz%wozf  
  return (T & )r; cNl NJ  
} L+.&e4f'oj  
template < typename T1, typename T2 > E< Y!BT[X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q>rDxmP<  
  { vdIert?p  
  return (T2 & )r2; ? FlQ\q  
} |}><)}  
} ; Zk] /m  
:i9=Wj  
!rsGCw!Pg  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?>s[B7wMp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SceK$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b[KZJLZ)  
,n3e8qd  
return l(i, j) = r(i, j); e);`hNLih  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z^!% b  
Fs(FI\^  
  return ( int & )i; 0fzHEL  
  return ( int & )j; y|/[;  
最后执行i = j; aqEmF  
可见,参数被正确的选择了。 {/}%[cY =  
ey@ccc*sZ9  
]{| wU.  
|/;;uK,y  
Marx=cNj  
八. 中期总结 UQ#t &  
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: GIZw/L7Yb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ge7Uety  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nsn~mY%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cq0-D d9^&  
ryNe=9p  
5=&ME(fmV  
[\3W_jR  
|Kb m74Z%  
FBxg^g%PB@  
九. 简化 t0_4jV t  
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。 $p|Im,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3Fw7q"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k8c(|/7d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o~7D=d?R  
  +-*/&|^等 Tq?7-_MLC$  
2. 返回引用。 uJ`:@Z^J  
  =,各种复合赋值等 ua E,F^p  
3. 返回固定类型。 rf+Z0C0WYi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hdeI/4 B  
4. 原样返回。 `ZU]eAV  
  operator, 9ZNzC i!  
5. 返回解引用的类型。 hof>:Rk  
  operator*(单目) ~)pso7^:  
6. 返回地址。 [,3E#+y  
  operator&(单目) q|V|Jl  
7. 下表访问返回类型。 {)(Mkm +d  
  operator[] Re+oCJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Kr?<7vMT5  
  operator<<和operator>> ~BiLzT1,  
Gz52^O :  
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。 U+R9bn   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vnWt8?)]^  
(&SPMhs_|(  
template < typename Left > ~O~iP8T  
struct value_return : { iK 5  
  { zZ,"HY=jN  
template < typename T > ++n_$Qug  
  struct result_1 xR8y"CpE  
  { w75Ro6y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 10Q!-K),p  
} ; uFA}w:Fm  
>0_{80bdO  
template < typename T1, typename T2 > Oyb0t|do+  
  struct result_2 +|Izjx]ZV  
  { `A9fanh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *{,}pK2*  
} ; X .sOZb?$  
} ; 7 0PGbAD  
m>|7&l_  
k[)/,1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AZf69z  
r KYQ 8T  
下面我们来剥离functor中的operator() |ZC'a!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T% GR{mp  
<Sr:pm  
return l(t) op r(t) B}nT>Ub  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KrR`A(=WL  
return op l(t) \u04m}h]  
return op l(t1, t2) -/ G#ls|?  
return l(t) op 39MOqVc  
return l(t1, t2) op 5g.w"0MkY  
return l(t)[r(t)] qHgzgS7a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m#ig.z|A  
Vju/+  
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: e,Z[Nox  
单目: return f(l(t), r(t)); #l h' !  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M N (o  
双目: return f(l(t)); 6VS_L@  
return f(l(t1, t2)); %g^:0me`  
下面就是f的实现,以operator/为例 F|cli <  
1:Ff#Eq,s  
struct meta_divide 5{WvV%  
  { EI)2 c.A  
template < typename T1, typename T2 > 2'@D0L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nBLb1T  
  { M2;6Cz>,P  
  return t1 / t2; ]"^ p}:  
} 5(GVwv  
} ; :;c`qO4  
2a;[2':  
这个工作可以让宏来做: W7;RQ  
Al]*iw{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O\gVB!x  
template < typename T1, typename T2 > \ &-w.rF@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]q"y P 0  
以后可以直接用 7{l~\] 6d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C4GkFD   
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 r i)`e  
(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。。。) Ms5R7<O.7  
_ 2)QL  
0fLd7*1>  
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 -knP5"TB  
=Ot_P7'5gv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gx4{ 9  
class unary_op : public Rettype )TyP{X>  
  { ;U$Rd,T4S  
    Left l; p>f ?Rw_  
public : z_=V6MDM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )| |CU]"b?  
H: ;XU  
template < typename T >  4CtWEq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yu@Pd3  
      { |WpJen*?Y  
      return FuncType::execute(l(t)); \j-:5M#m  
    } o?c NH  
vR>GE? s6  
    template < typename T1, typename T2 > eKLE^`2*@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l_8ibLyo  
      { F@#p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .XVL JJ#  
    } 4#.Q|vyl]"  
} ; mg>wv[ 7  
P!IXcPKW53  
2aX{r/Lc  
同样还可以申明一个binary_op sl(go^  
yhI;FNSf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]rNxvFN*j  
class binary_op : public Rettype lgD %  
  { t @a&&  
    Left l; | +uc;[`  
Right r; th<>%e}5c  
public : Oqt{ uTI~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0P{8s  
"!fwIEG  
template < typename T > ;g;1<? [  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LU8:]zOY  
      { 3lEP:Jp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aT+w6{%Z  
    } a,)/D_{1  
ksJ 1:_  
    template < typename T1, typename T2 > 'i:lV'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 86!$<!I  
      { $ER9u2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f"NWv!  
    } SG1AYUs V  
} ; g[ uf e<  
O(9*VoD  
 p: eaZ  
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 "q!*RO'a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l8 $.k5X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rhX?\_7o  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 CJw zjH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o*"Q{Xh#Qd  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,7DyTeMpN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 94]i|2qj*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) y+V>,W)r7  
下面是修改过的unary_op cM4{ e^  
rY&#g%B6Fp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }n#$p{e$i  
class unary_op =Zsxl]h   
  { e**'[3Y  
Left l; /[ft{:#&t  
  "`%UC#  
public : hN\sC9a1  
-}( o+!nl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DRTT3;,N  
"3|OB, <;:  
template < typename T > -j:yEZ4Oy  
  struct result_1 skTtGz8R[  
  { .7:ecFKk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J!dv"Ww"  
} ; rusYNb1J  
Fu\#:+5\  
template < typename T1, typename T2 > -V[!qI  
  struct result_2 Tj\hAcD  
  { ?YDMl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =W2I0nr.  
} ; )q\6pO@  
KoWG:~>|  
template < typename T1, typename T2 > (:%t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )vg@Kc26  
  { h0$ \JXk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \OWxf[  
} Lxv_{~I*  
tw.z5  
template < typename T > Uyeo0B"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $fT#Wva-\d  
  { ,t9CP  
  return OpClass::execute(lt(t)); -mo4`F  
} -7o-d-d F  
=NnG[#n%  
} ; sJl>evw  
Z:V<P,N  
|z&7KoYK'  
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 ER@RWV 2  
好啦,现在才真正完美了。 *P5/S8c  
现在在picker里面就可以这么添加了: {a9.0N:4  
~ahu{A4Bw  
template < typename Right > CyB4apJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <1:I[b  
  { ">S1,rhgS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7 s2*VKr  
} 78<fbN5}r  
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。 +&J1D8  
bxBndxl  
7 n^1H[q  
kGakdLl  
8493O x4 O  
十. bind i=pfjC  
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。 </SO#g^r<  
先来分析一下一段例子 JS<w43/j  
Ad>@8^  
$?VYHkX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qLKL*m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #SjCKQ~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "GJ.`Hj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IlI5xkJ(  
我们来写个简单的。 9(_n8br1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9#~jlq(  
对于函数对象类的版本: Y`6<:8[?  
Gc5mR9pV   
template < typename Func > V>UlL&V  
struct functor_trait YhooD,[.  
  {  p1&=D%/  
typedef typename Func::result_type result_type; /Bk`3~]E>  
} ; {~(XO@;b  
对于无参数函数的版本: -rHqU|  
fZJM'+J@A  
template < typename Ret > 77 Z:!J|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #T`1Z"h<  
  { _G/uDP%  
typedef Ret result_type; /5 OQ0{8p  
} ; LfCgvq6/pO  
对于单参数函数的版本: :6m"}8*q8  
AI,E9  
template < typename Ret, typename V1 > 300[2}Y]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9+.3GRt7  
  { U^K8^an$  
typedef Ret result_type; Wg8*;dvtM  
} ; %N\8!aXnf  
对于双参数函数的版本: ) :Px`] 5  
?nE9@G5Gc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _(8N*q*w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RmO kb~  
  { uBC#4cX`D*  
typedef Ret result_type; 1Vz3N/AP%?  
} ; [i> D|X  
等等。。。 Eq8:[o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E(f|LG[I  
?[DVYP  
template < typename Func > E5*pD*#  
struct func_return \Il?$Kb/  
  { c`\qupnY  
template < typename T > /N./l4D1K-  
  struct result_1 e<~bDFH  
  { OF;"%IW~}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &0d5".|s  
} ; X]\; f  
E% Ko[G  
template < typename T1, typename T2 > fj9&J[  
  struct result_2 bz [?M}  
  { 3-[+g}kak?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1&Mpx!K*T  
} ; 58`Dcx,yJ  
} ; %/_E8GE  
+vV?[e  
, 0?_? GO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^$rqyWZYp  
<u?\%iJ"  
template < typename Func, typename aPicker > Tq6\oIBkV  
class binder_1 e#WASHZN  
  { OL@$RTh  
Func fn; {"rL3Lk  
aPicker pk; [8 23w.{]#  
public : ?]+! gz1  
>J:liB|(  
template < typename T > 8zjJshE/  
  struct result_1 b/E3Kse?  
  { *h pS/g/3\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R(f%*S4  
} ; ndk~(ex|j  
wawJZ+V  
template < typename T1, typename T2 > lt\Bm<"z!1  
  struct result_2 &F'n >QT9q  
  { Ksk[sf?J&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F9r|EU#;  
} ; 7dR]$ ~+*e  
}"/>,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0^F!-b^z  
e Dpt1  
template < typename T > Ac}5,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &,\my-4c>  
  { wzY{ii  
  return fn(pk(t)); EK\xc'6M  
} 3]7j, 1^  
template < typename T1, typename T2 > vSCJ xSt#e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f'Oj01[  
  { 9j 0o)]  
  return fn(pk(t1, t2)); <uo@k'   
} /8"rCh|m-  
} ; }z2[w@M  
/#?! 9c  
o Z%oP V:  
一目了然不是么? Pa?C-Xn^  
最后实现bind MaF4lFmS  
CWb*bw0  
/HdjPxH  
template < typename Func, typename aPicker > ^#4<~zU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) on1B~?*D  
  { 3A.lS+P1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :+8qtIytKX  
} {?r5~ T`2  
Sj v iH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uu/2C \n}  
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。 Ve xxdg  
yMpZ-b$*~  
十一. phoenix \86NV="U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |:L}/onK  
O]oH}#5b  
for_each(v.begin(), v.end(), N]F}Z#h  
( ku#WQL  
do_ M5N #xgR  
[ ]UGk"s5A  
  cout << _1 <<   " , " h1$75E?,  
] h" f_T [  
.while_( -- _1), 7s Gf_`Z  
cout << var( " \n " ) l4U  
) 5!Ovd O}g  
); YU\k D  
$KS!vS7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qTG i9OP6/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gN]\#s@[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FJn.V1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nW oh(a  
O-3aU!L  
@]Ac >&  
template < typename Cond, typename Actor > 3KtJT&RuL  
class do_while eAjsMED  
  { /E:BEm!  
Cond cd; fT YlIT9  
Actor act; .X:,]of  
public : hUEA)c  
template < typename T > Mt@Ma ]!  
  struct result_1 WYIv&h<h"  
  { ~_ wSB[z  
  typedef int result_type; B#3Q4c$  
} ; HumL(S'm  
7"OJ,Mx%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xl@~K^c]  
%8xKBL]J  
template < typename T > dk0} q6~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {vQ:4O!:  
  { BKYyc6iE  
  do fm!\**Q1  
    { W>'(MB$3  
  act(t); ZX'3qW^D  
  } `^|l+TJG  
  while (cd(t)); 20I/En  
  return   0 ; e`Co ='  
} Of}C.N8  
} ; RrdLh z2N  
7R5+Q\W  
1\g r ;b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `O`MW} c  
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。 )jh~jU?c@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e\!Aoky  
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。 8is QL  
下面就是产生这个functor的类: bCiyz+VyJn  
*;U<b  
yD@1H(yM  
template < typename Actor > 69`*u<{PC  
class do_while_actor #aiI]'  
  { o'8nQ Tao  
Actor act; .hnq>R\  
public : 9_ZGb"(Lj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YPA$38  
$V F$Ok>  
template < typename Cond > 1-E utq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v:n[H]K|  
} ; ZZi|0dG4;  
EK&0Cn3z  
)JJF}m=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vin3 i&k  
最后,是那个do_ Eu%E2A|`I  
"2p\/VfA  
~YByyJG   
class do_while_invoker dnh~An 9  
  { N|3#pHm@  
public : }Kn l  
template < typename Actor > 7k00lKA\w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @uanej0q7  
  { |*Oi:)qt  
  return do_while_actor < Actor > (act); p7HLSB2Rp  
} e3?z^AUXm  
} do_; wuM'M<J@  
RE4WD9n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ty#sY'%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }0iHf'~DH*  
最后来说说怎么处理break和continue Xz9[0;Q  
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。 >?6HUUQ  
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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