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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~RZN+N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'z@]hm#  
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, {wO .nOB  
rd"!&i  
jHObWUX  
B[2t.d;h  
  class filler ce719n$   
  { l_,6<wWp  
public : Mgu9m8 `J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;ZkY[5  
} ; }iLi5Qkx  
%=V" }P[  
)Lk2tvr  
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: k?/!`   
RN;#H_ q  
z80*Ylx  
/q/^B> ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Oi{J} 2U  
K7/&~;ZwT  
`m$,8f%j6_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $U(D*0+o/  
mxe\+j#  
<TS ps!(#  
!>&G+R+k  
二. 战前分析 lLK||2d  
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。  Bgai|l  
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 OC\cN%qlw  
L:Faq1MG  
P$3!4D[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c;=St1eoz  
  /* --------------------------------------------- */ 0 t/mLw&  
vector < int *> vp( 10 ); D%=&euB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;6?,Yhk$h  
/* --------------------------------------------- */ @Y+kg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C[;7i!Dv  
/* --------------------------------------------- */ {7v|\6@e3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); brL u~]I  
  /* --------------------------------------------- */ {nS(B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RusiCo!r  
/* --------------------------------------------- */ ?*<1B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w2^s}NO  
C[+?gQJ[9  
^{NN-  
0XE(vc!  
看了之后,我们可以思考一些问题: /Wdrpv-%,1  
1._1, _2是什么? nppSrj?  
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。 Svs&?B\}{6  
2._1 = 1是在做什么? er>{#8 P  
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。 r\y\]AmF  
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。 ZY;g)`E1  
")NQwT}  
49Y:}<Yd   
三. 动工 'uwq^b_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Oe^9pH,1t  
=YtK@+| i  
a(h@4 x  
LOgB_$9_3  
template < typename T > UA#=K+2  
class assignment `eGp.[ffT  
  { d Z+7S`{  
T value; DnN+W  
public : "k),;1  
assignment( const T & v) : value(v) {} :MH=6  
template < typename T2 > a &`^M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g7eI;Tpv  
} ; 64:p 4N  
3@<m/%  
`2xt%kC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z3w;W{2Q;V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;]rj Kc=  
!=+;9Ry$z  
ADMeOdgca  
Q0Gfwl  
  class holder c{T)31ldW  
  { IY?o \vC  
public : bf\ Uq<&IJ  
template < typename T > q"-Vh,8h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~fO#En  
  { d 5h x%M  
  return assignment < T > (t); &3*r-9BZ  
} )F0Q2P1I  
} ; TdoH(( nY  
Fo]]j=  
i-x /h -  
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: 'qeUI}[  
BpF}H^V-  
  static holder _1; rPHM_fW(O@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -3XnUGK  
Pfm B{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lI5>d(6p  
而不用手动写一个函数对象。 #4Cf-$J  
lB|.TCbW  
E/E|*6R  
&(20*Vn,O  
四. 问题分析 UG<<.1JL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 WkoYkkuzj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pU u')y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >Q)S-4iR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g G|4+' t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zXd#kw;  
YIYuqtnSJ  
五. 问题1:一致性 e"2x!(&n(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| u5,vchZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d-]!aFj|U  
=e6!U5 f  
struct holder A}1:fw\Fn3  
  { #|Je%t}~  
  // [bN_0T.YI  
  template < typename T > <H1e+l{8$  
T &   operator ()( const T & r) const Xd&oERJj  
  { K%/g!t)  
  return (T & )r; vNU[K%U  
} fqol-{F.V  
} ; D6EqJ,~  
AgdU@&^  
这样的话assignment也必须相应改动: ulk yP  
zG&yu0;D6  
template < typename Left, typename Right > u 0 K1n_  
class assignment ;ZZmX]kz,M  
  {  <XnxAA  
Left l; &hzr(v~;  
Right r; 1_LGlu~&  
public : jgw+c3^R_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /IC]}0kkp  
template < typename T2 > m9Dg%\B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "+BuFhSLf  
} ; PC)V".W 1  
b28C (  
同时,holder的operator=也需要改动: 1sfs!b&E  
(HeIO  
template < typename T > P;e@<O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {d,^tG}  
  { Km0P)Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?:RWHe.P  
} rrZ'Dz  
8p~|i97W]!  
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。  PO=A^b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8noo^QO  
pz/vvH5  
return l(rhs) = r; 75']fFO@!  
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。 ?&.Eg^a"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hHsO?([99  
{^K&9sz  
template < typename Tp > SS-7y:6y>  
class constant_t iP?=5j=4  
  { 1ka58_^  
  const Tp t; et6@);F  
public : _[J>GfQd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /6p7 k  
template < typename T >  ~&_BT`a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `I5So-^&z  
  { }4xz,oN  
  return t; $ 2k9gO  
} 4&E &{<;  
} ; p,#**g:  
2iWxx:e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g0RfvR  
下面就可以修改holder的operator=了 Pv3 e*I((  
[2zS@p  
template < typename T > W; ?'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kL%o9=R1  
  { w Yr M2X@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |B@\Nf7  
} +/8KN  
b_oUG_B3]  
同时也要修改assignment的operator() "H)D~K~ *  
z)p p{  
template < typename T2 > rh(77x1|(G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `~ R%}ID  
现在代码看起来就很一致了。 M{U7yE6*j*  
&0euNHH;sL  
六. 问题2:链式操作 i>@"&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @!Q\| <  
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。 #^< Rx{  
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。 EeS VY  
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。 &?yVLft  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct irzWk3@:  
o!|TCwt  
template < typename T > n6 AP6PK7  
struct result_1 b/'RJQSAc  
  { iYzm<3n?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^2!l/(?  
} ; N >+L?C  
\-)augq([  
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: >*[Bq;  
0D48L5kH#'  
template < typename T > 4[m4u6z=  
struct   ref %!Ak]|[7  
  { HVcd< :g0  
typedef T & reference; uVV;"LVK~  
} ; <*74t%AJ%  
template < typename T > -$_h]x* W  
struct   ref < T &> WiclG8l  
  { $~2qEe.h  
typedef T & reference; ai(J%"D"  
} ; )I9Wa*I  
x-ShY&k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {t<U:*n2  
`$N AK  
template < typename T > L\H,cimN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +;wu_CQu  
  { <Q? X'.  
  return l(t) = r(t); ih/MW_t=m=  
} HESORa;  
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。 >2?O-WXe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X{b qG]j  
uE{nnNZy  
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 vOYG&)Jm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A!j6JY.w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I^fKZ^]8P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QBfsdu<@^  
最后的布局是: `O|PP3S  
                Add (E(kw="  
              /   \ EBPm7{&0|  
            Divide   5 y9L:2f\  
            /   \ Wo+'j $k  
          _1     3 rN%aP-sa<  
似乎一切都解决了?不。 2Aq%;=+*  
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。 X"qC&oZmf  
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。 :TzHI    
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: d*xKq"+ &E  
6P KH%  
template < typename Right > i@}/KT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U[UjL)U  
Right & rt) const W{2(fb  
  { Q>}*l|Ci  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I`e |[k2  
} [#emm1k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3<nd;@:-  
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。 %}asw/WiUa  
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。 O7z -4r  
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。 U`fxe`nVa  
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。 ]Kb3'je  
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?  XVKR}I  
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: 2nGQD{  
> %U  
template < class Action > n/fMq,<8  
class picker : public Action 1]uHaI(  
  { lC ^NhQi  
public : *?Sp9PixP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jI(}CT`g  
  // all the operator overloaded EJrn4QOs  
} ; JtrLTo  
vpGeG  
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。 3,cZ*4('d  
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: lJloa'%v9  
>1=sw qa  
template < typename Right > .?YLD+\A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Htf|VpzMb  
  { s5TPecd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;nbUbRb  
} yF}l.>7D  
BtN@P23>k.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )wROPA\uA  
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。 MR@*09zP(?  
 OBCRZ   
template < typename T >   struct picker_maker =gb.%a{R  
  { Ol9'ZB|R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pZ,P_?  
} ; C1@6 r%YD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <-:gaA`KM  
  { %usy`4 2  
typedef picker < T > result; a0oM KGW:  
} ; 'K=n}}&:  
(bk~,n_  
下面总的结构就有了: TrHz(no  
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。 =*aun&  
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。 #lM :BO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >d&_e[j  
至此链式操作完美实现。 jMvWS71  
B|-E3v:f 4  
h<50jnH!  
七. 问题3 A7!=`yA$  
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。 }l/ !thzC  
j`Xe0U<  
template < typename T1, typename T2 > R&BbXSIDX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vt" 7[!O  
  { ptXLWv`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4A_}:nU  
} E5P?(5Nv  
# 4AyA$t  
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: c:Tw.WA  
FbVdqO  
template < typename T1, typename T2 > _-^Lr /`G!  
struct result_2 $~<);dYu0  
  { %{*}KsS`p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TlD)E  
} ; 9WaKsdf  
|5 sI=?p&t  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (#WE9~Sru  
这个差事就留给了holder自己。 e5_:15%R\  
    G9.+N~GZ.  
D_%y&p?<Ls  
template < int Order > %G& Zm$u=  
class holder; }kaU0 P  
template <> :_%  
class holder < 1 > ^h z4IZ^  
  { ^@'LF T)  
public : oW*e6"<R7  
template < typename T > jjgjeY  
  struct result_1  xA DjQ%B  
  { .R/`Y)4  
  typedef T & result; ?3wEO>u  
} ; URq{#,~CT  
template < typename T1, typename T2 > \lVxlc0{?  
  struct result_2 +SGM3tY  
  { 1k2+eI  
  typedef T1 & result; :?VM1!~ga  
} ; E4^zW_|xE  
template < typename T > oe$Y=`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $2=-Q/lM  
  { ^Tbw#x]2  
  return (T & )r; lS.*/u*5  
} <!#6c :(Q  
template < typename T1, typename T2 > 6>! ;g'k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ho#]i$b}f2  
  { MXWCYi  
  return (T1 & )r1; ;Jex#+H(:D  
} V&x6ru#  
} ; J;pn5k~3  
K4Mv\!Q<8  
template <> d7+YCi?  
class holder < 2 >  }xcEWC\  
  { Fh u(u  
public : w{J0K; L  
template < typename T > ^PY*INv  
  struct result_1 #WD} XOA  
  { fHek!Jv.  
  typedef T & result; uUXvBA?l  
} ; >y%*HC!G  
template < typename T1, typename T2 > S&jZYq**  
  struct result_2 *xxG@h|5n  
  { 9IgozYj  
  typedef T2 & result; v%|^\A"V  
} ; v%(2l|M  
template < typename T > `}/&}Sp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VY)!bjW.  
  { n22k<@y  
  return (T & )r; aZGX`;3  
} w,(e,8#:  
template < typename T1, typename T2 > )K2,h5zU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F0O"rN{  
  { 2)DrZI  
  return (T2 & )r2; ">QNiR!  
} iV5x-G`  
} ; H-GlCVq~  
X kZ82w#b  
@G  0k+  
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> >。 9/[3xhB4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qk pnXQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tgn_\-+  
@#q>(Ox%  
return l(i, j) = r(i, j); |A".Mo_5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IP'gN-#i  
Wpo:'?!(M^  
  return ( int & )i; P!q U8AJkt  
  return ( int & )j; %zx=rn(K  
最后执行i = j; rWKc,A[  
可见,参数被正确的选择了。 LJK<Xen  
ngM>Tzirt  
W)I)QinOH  
x/Pi#Xm  
1df }gG  
八. 中期总结 +$Q33@F5l  
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: J,ZvaF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9V*h:[6a(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZSj^\JU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @N?A 0S/  
"71@WLlN  
,6Ulj+l  
A+d&aE }3V  
_ F&BSu  
f6x}M9xS%  
九. 简化 x{IxS?.j+  
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。 Z)cGe1?q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gR)T(%W  
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: YNCQPN\v`1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fMaUIJ:Q9  
  +-*/&|^等 ]YcM45xg  
2. 返回引用。 Ie(vTP1Cj  
  =,各种复合赋值等 VmM?KlC  
3. 返回固定类型。 #8P9}WTno.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d4h1#MK  
4. 原样返回。 n gA&PU  
  operator, swv 1>52{  
5. 返回解引用的类型。 GaMiu! |,  
  operator*(单目) $i&u\iL  
6. 返回地址。 "*O(3L.c-  
  operator&(单目) epa)~/sA  
7. 下表访问返回类型。 fI@4 v\  
  operator[] &UtsI@Mu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {f;]  
  operator<<和operator>> 1Wzm51RU  
.JIn(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jRP.Je@t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a=3?hVpB  
/*DC`,q  
template < typename Left > rJ)O(  
struct value_return )N!-g47o%#  
  { ]Z?$ 5Ks  
template < typename T > ~3bn?'`  
  struct result_1 Jsf -t  
  { :e1BQj`R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -gZI^EII  
} ; U  JO  
!"{+|heU9p  
template < typename T1, typename T2 > p3Uus''V4  
  struct result_2 71i".1l{K  
  { t>[K:[0U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~Ti  
} ; I9GRSm;0<  
} ; JR='c)6:  
yM(zc/?  
>, 22@4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <t[WHDO`  
V$O{s~@ti  
下面我们来剥离functor中的operator() :_F$e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L7i^?40  
L=zt\L  
return l(t) op r(t) e >W}3H5w0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l n}2   
return op l(t) ^DZ(T+q,  
return op l(t1, t2) #?h#R5:0  
return l(t) op ,<]X0;~oB  
return l(t1, t2) op {bB;TO<b`  
return l(t)[r(t)] lTOO`g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S7SD$+fX  
$agd9z,&m  
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: noz&4"S.{  
单目: return f(l(t), r(t)); 7U_~_yb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ki`7S  
双目: return f(l(t)); "Xq.b"N{*  
return f(l(t1, t2)); z Qtg]@S  
下面就是f的实现,以operator/为例 48 DC  
W ~sP7&sp  
struct meta_divide ooa>~!91P  
  { 'LY.7cW  
template < typename T1, typename T2 > 'Dl31w%:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bbevy!m  
  { {1 fva^O  
  return t1 / t2; qH(3Z^#.|  
} 871taL=  
} ; J{Fu8  
X.V6v4  
这个工作可以让宏来做: lc%2fVG-e  
JGjqBuz#A*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nRKh|B)  
template < typename T1, typename T2 > \ 4?GW]'d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W| S{v7[l  
以后可以直接用 &sJZSrk|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M7rVH\:[-  
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 Ic_>[E?k  
(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。。。) (h;4irfX  
>gNVL (  
`4V_I%lJ&  
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 $ K>.|\  
y#-mj,e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OmO/x  
class unary_op : public Rettype &HdzbKO=  
  { I8=p_Ie  
    Left l; S i[:l  
public : FF]xwptrx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -z"=d<@  
MpZ #  
template < typename T > 5v:c@n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jr$]kLY  
      { ~3YN;St-  
      return FuncType::execute(l(t)); :sD/IM",},  
    } hiKgV|ZD  
BfmSM9  
    template < typename T1, typename T2 > =<nx [J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7VWq8FH`  
      { 5c*kgj:x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8I o--Ew3  
    }  [wS~.  
} ;  XI+m  
WJ)( *1  
E3X6-J|  
同样还可以申明一个binary_op NbPv>/r  
KrwG><+j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;[ UGEi  
class binary_op : public Rettype pJ*x[y  
  { }[a  
    Left l; >cm*_26;I  
Right r; %J`cYn#  
public : $ f`\TKlN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *m_B#~4  
4c"x&x|  
template < typename T > h`X>b/V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;{xk[f m=  
      { N;4tvWI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k)+2+hX&>  
    } q$>/~aVM  
")%)e;V3  
    template < typename T1, typename T2 > OV)J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )%e`SGmp  
      { 2u0C ~s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _=ani9E]uF  
    } >^vyp!  
} ; 7v9l+OX,6  
fI:j@Wug  
#3!l6]  
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 4L'dV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [se J'Io  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VFUuG3p)  
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。 N 2|?I(\B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cB~D3a0Th  
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。。。 lCmTm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SyHS9>  
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) <w@ziUr  
下面是修改过的unary_op :Osw4u]JXd  
[kfLT::mT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >s3H_X3F  
class unary_op e !_+TyI  
  { 0 t.'?=  
Left l; 5#Z>}@/  
  )TNAgTmqK  
public : @f<q&K%FJ  
:_ _z?<?(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KW^#DI6tr  
2)O-EAn  
template < typename T > pwq a/Yi  
  struct result_1 &PJ&XTR  
  { Hggp*(AQK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yht|0mZV  
} ; "AH1)skB:  
|etA2"r&  
template < typename T1, typename T2 > i9KQpWG:  
  struct result_2 6I,^4U  
  {  U/v }4b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SJ/($3GkBd  
} ; i vy+e-)  
83rtQ ;L  
template < typename T1, typename T2 > sxac( L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Mt/*^|  
  { RweK<Flo'S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !U}dYB:O  
} =u M2l  
xl.iI$P  
template < typename T > R*m=V{iu`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h_O6Z2J1  
  { {*EA5;  
  return OpClass::execute(lt(t)); # tN#_<W  
} Q>`|{m  
8t{-  
} ; E_t ^osY&  
'`.bmiM  
BT?)-wS  
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 P2lDi!q|  
好啦,现在才真正完美了。 ~0S_S+e  
现在在picker里面就可以这么添加了: sj@B0R=Qo  
^zdZ"\x  
template < typename Right > KHK|Zu#k '  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \EP<r  
  { 0(+3w\_!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -ti nL(?3  
} Aqi9@BH  
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。 ~_XJ v  
s,KE,$5F   
x3dP`<   
9?4EM^ -  
 Fu@2gd  
十. bind N{6 - rR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y!M&8;>  
先来分析一下一段例子 e!+_U C  
Hzd tR  
#;l~Y}7'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9d4Agj M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /eZ UAxq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N~<H`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q-3,p.  
我们来写个简单的。 Yv}V =O%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Gag=GHG  
对于函数对象类的版本: OQ,KQ\  
6xLLIby,  
template < typename Func > y81B3`@  
struct functor_trait kZ8+ev=  
  { e MX?x7  
typedef typename Func::result_type result_type; "oZ$/ap\  
} ; /wF*@/PTH  
对于无参数函数的版本: )U>JFgpIW  
Uc j eB  
template < typename Ret > l]pHj4`uv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )FF3|dZ";K  
  { S"*M9*8  
typedef Ret result_type; *U[Nn5#?  
} ; Q/JX8<7K  
对于单参数函数的版本: ]yvHb)X  
`%PU_;Y5Q  
template < typename Ret, typename V1 > zOV.cI6fZz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  >^<%9{  
  { &W'X3!Te  
typedef Ret result_type; 7hg)R @OC  
} ; qB%?t.k7  
对于双参数函数的版本: 1:L _qL  
t%xD epFQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @wzzI 7}C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F_Pv\?35z  
  { g;|3n&  
typedef Ret result_type; /hNZ7\|P  
} ; @zz4,,]  
等等。。。 T B!z:n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _[eAA4h  
rKK{*%n  
template < typename Func > UK{6Rh ;  
struct func_return ?b}d"QsmU  
  { 8&gr}r- 5  
template < typename T > #n9:8BKf  
  struct result_1 nPAVrDg O  
  { g~>g])  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #osP"~{  
} ; z2EZ0vZ  
~Ogtgr  
template < typename T1, typename T2 > 3hN.`G-E  
  struct result_2 Xm#E99  
  { 7Nw} }  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j,HUk,e^&  
} ; =.*+c\  
} ; |H!kU.f]  
=vqy5y  
-#9Hb.Q;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gj\'1(Ju  
]Wn^m+  
template < typename Func, typename aPicker > |oYqkP|  
class binder_1 `7f><p/q  
  { XN*?<s3  
Func fn; 9:JFG{M  
aPicker pk; R:Pw@  
public : #Tr>[ZC  
_ct18nh9  
template < typename T > oNk ASAd  
  struct result_1 |zJxR_)  
  { \wyn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y,?!"  
} ; t[L_n m5-  
*5kQ6#l  
template < typename T1, typename T2 > R{GT? wl  
  struct result_2 gM0^k6bB8  
  { _kgGz@/p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P|:*OM p  
} ; ~+JE l%  
XAn{xN pz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?Aewp$Bj  
Ezvm5~<  
template < typename T > hI&ugdf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S:\a&+og  
  { M;14s*g  
  return fn(pk(t)); *{ =5AW}o  
} 2jMV6S9  
template < typename T1, typename T2 > $p(,Qz(.8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FuA8vTV{  
  { y([""z3<w  
  return fn(pk(t1, t2)); G>3]A5  
} p1-bq:  
} ; @[:JQ'R=  
u{H'evv0O  
5|4=uoA<  
一目了然不是么? st b)Tl^  
最后实现bind ,b&-o?.{  
 1#G(  
1l8kuwH  
template < typename Func, typename aPicker > d G}.T_l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e:h(,  
  { vP_V%5~yN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GaD]qeS-K  
} `u./2]n  
e)(m0m\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B/iRR2h  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^KBE2C  
%XpYiW#AK  
十一. phoenix (Wj2%*NT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SP&Y|I$:  
wR x5` @  
for_each(v.begin(), v.end(), qrWeV8ur+  
( Z5oX "Yx  
do_ ;yc|=I ^  
[ Tb2Tb2C  
  cout << _1 <<   " , " S$=e %c  
] !<ae~#]3 P  
.while_( -- _1), Ab"mX0n  
cout << var( " \n " ) DgJG: D{  
) %LL*V|  
); RpAtd^I  
P3due|4M  
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: MzF9 &{N  
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 ;AFF7N>&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z%F68 f73  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LC!ZeW35  
x vi&d1  
bIX'|=  
template < typename Cond, typename Actor > YivWvV  
class do_while JOR ? xCc  
  { *zf@J'  
Cond cd; BFCF+hU^6R  
Actor act; @iW^OVpp<8  
public : ,u^RZ[}  
template < typename T > NXwlRMbo  
  struct result_1 QO'=O}e  
  { |bHId!d  
  typedef int result_type; F(-1m A&-  
} ; ?q68{!{bi  
6Y#V;/gK!5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \Oku<5  
]^>#?yEA3  
template < typename T > efK)6T^p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @.4e^Km  
  { ~-"<)XPe  
  do  >%~E <  
    { +2}aCoL\  
  act(t); 2MN AY%iT  
  } 0(uNFyIG  
  while (cd(t)); $WOiXLyCk  
  return   0 ; DwQa j"1<%  
} vd4}b>  
} ; tRqg')y  
J!%cHqR  
HuX{8nl a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q{rc[ s?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `7;I*|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D]I]I!2c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  IX|2yu4  
下面就是产生这个functor的类: ?\HXYCi0r  
7R$]BY=  
. PzlhTL7  
template < typename Actor >  2Z ? N  
class do_while_actor C$Y pk\p  
  { VTDp9s  
Actor act; 5UFR^\e  
public : BjT0m k"P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OV l,o  
nFVQOr;  
template < typename Cond > iNTw;ov  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %-Z0OzWe  
} ; 4_`ss+gk  
#>SvYP  
;st$TVzkn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )xJo/{?  
最后,是那个do_ `.0QY<;  
WSdTP$?  
AT#&`Ew  
class do_while_invoker 94=aVM\>>  
  { Z/z(P8#U\  
public : u>G#{$)  
template < typename Actor > FyXz(l:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }y-b<J ?H  
  { KUC (n!  
  return do_while_actor < Actor > (act); -L9I;]:KY  
} w3^>{2iqq  
} do_; cVzOW|NVx  
mSWh'1]b.~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fbbk;Rq.'3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pg}9baW?  
最后来说说怎么处理break和continue P|"U  
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。 =h~\nTN  
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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