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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fq3[/'M^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [)UF@Sq4+Q  
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, E><!Owxt/  
2B&Yw  
9Br2}!Ny  
Cw;&{jY  
  class filler 8qwc]f$.w  
  { DC S$d1  
public : 6ExUNp @U>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a,X=!oJ  
} ; lOp/kGmn+  
E-h`lDoJ  
lsmzy_gV7  
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: R:=C  
 /;LteBoY  
mw}obblR  
.gUceXWH3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z{T2! w~[  
G"!YV#"~  
x" 21 Jh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~/?JRL=  
 |F5^mpU  
PRm Z 3  
=uKGh`^[  
二. 战前分析 _i [.5  
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。 : sIZ+3  
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 G#V5E)Dx  
INwc@XB  
cyUNJw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ( 8+_~_  
  /* --------------------------------------------- */ 4eb<SNi  
vector < int *> vp( 10 ); JtYc'%OF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dIv/.x/V  
/* --------------------------------------------- */ S!J.$Y<Ko  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x)<5f|j  
/* --------------------------------------------- */ oiAU}iK:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QrDrd A  
  /* --------------------------------------------- */ _@D}2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rXo2MX@u  
/* --------------------------------------------- */  I 0ycLx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wP3PI.g-g  
@~6A9Fr  
5xW)nEV  
N>i1TM2  
看了之后,我们可以思考一些问题: aM'0O![d  
1._1, _2是什么? ,-u | l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =!NYvwg6;o  
2._1 = 1是在做什么? I%xrDiK97  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }i_[wq{E&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 lv9Ss-c4  
CaNZScnZ  
E&0A W{  
三. 动工 : 4$Ex2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p}uT qI  
M64zVxsd  
.FK'T G  
&B3Eq 1A  
template < typename T > {y0*cC  
class assignment :K{`0U&l5  
  { tF)K$!GR[  
T value; Lc^nNUzPo  
public : $I_ 04k#t  
assignment( const T & v) : value(v) {} [ d<|Cde  
template < typename T2 > HC w$v#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } js Tb0  
} ; `xe[\Z2  
:7Mo0,Bw,  
RLY Ae  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >>krH'79  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y5LESZWo  
aA%$<ItH  
6,  ag\  
"%ag^v9  
  class holder L.(T"`-i  
  { ^8)&~q*  
public : U0u@[9!  
template < typename T > D+rDgrv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GSV,  
  { #Q6wv/"Ub  
  return assignment < T > (t); S6}_Z  
} S}e*~^1J  
} ; Wf_aEW&n  
,: w~-   
[K13Jy+  
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: O89<IXk  
+`f gn9p  
  static holder _1; x[nv+n ,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F']Vg31c  
.&7=ZY>E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4M(w<f\5F  
而不用手动写一个函数对象。 [OG-ZcNu?  
aVuan&]*=  
Cd#*Wp)s  
f&`v-kiAn=  
四. 问题分析 =Cs$0aA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pvy;L[c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PGT!HdX#{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Tv3ZNh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P?n!fA>!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O~d!* A  
psRm*,*O  
五. 问题1:一致性 \, n'D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| oiO3]P]P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &\sg~  
H?40yu2m5  
struct holder O,qR$#l   
  { hv*n";V   
  // oZ6xHdPc4  
  template < typename T > f;u;hQxs  
T &   operator ()( const T & r) const *-+~H1tP  
  { pzU">)  
  return (T & )r; .j88=t0  
} spO?5#  
} ; 9][Mw[k>  
c}Z,xop<P{  
这样的话assignment也必须相应改动: rA*,)I_v@  
AG}' W  
template < typename Left, typename Right > ZM; EjS1  
class assignment [$[t.m  
  { ieBW 0eMi  
Left l; >;xEzc!W3*  
Right r; rF~q"9  
public : +*0THol-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |&n dQ(!l  
template < typename T2 > AaTtY d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7M;Y#=sR  
} ; 8x,;B_Zu  
*kyy''r  
同时,holder的operator=也需要改动: 8"8{Nf-"  
xDADJ>u2K  
template < typename T > mSQ!<1PM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W\~ZmA.  
  { "r"]NyM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T>f-b3dk  
} qWE"vI22M  
S"3g 1yU^_  
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。 Z/-%Eb]L1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \ vJ*3H6  
vy|}\%*r~  
return l(rhs) = r; Bl`e+&b  
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。 6w1:3~a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Kyl(  
:L`z~/6  
template < typename Tp > 2~J|x+  
class constant_t {7/6~\'/@  
  { >^InNJd  
  const Tp t; u]dpA  
public : Z,i klB-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yAi4v[  
template < typename T > Wnf`Rf)1z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |=%$7b\C  
  { a}>GQu*y  
  return t; N,[M8n,  
} ?J6hiQvL  
} ; qA30z%#z_  
sL/Lw WH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \17)=W  
下面就可以修改holder的operator=了 n.1a1Tf  
 &R^mpV5  
template < typename T > ?q,x?`|(8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WLh_b)V|  
  { LoCxoAg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x~{ m%)I  
} N@d4)  
X4/r#<Da  
同时也要修改assignment的operator() =~EQ3uX  
YYM  
template < typename T2 > [e^i".  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;N1FP*  
现在代码看起来就很一致了。 k2+Z7#2n  
y4?>5{`W  
六. 问题2:链式操作 R,^FJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,*lK4 ?v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %xk]y&jv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0?`#ko7~d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 z.H`a+cl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qob!!A14p  
}Ql;%7  
template < typename T > Ahwu'mgnC  
struct result_1 Tf[ ]vqa`G  
  { ljf9L:L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]g)%yuox9F  
} ; r}5GJ|p0  
1Gqtd^*;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dl;A'/(t  
 /KV@Ce\  
template < typename T > dkn_`j\v  
struct   ref !EW]: u  
  { oNh .Zgg  
typedef T & reference; LnyA5T  
} ; m76]INq  
template < typename T > qzmZ/z96  
struct   ref < T &> #tfJ?w`  
  { 8'quQCx*=  
typedef T & reference; iH$N HfH  
} ; Uis P 8/k  
X>B/DT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ebk@x=E  
pucHB<R@bL  
template < typename T > V('b|gsEo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0ib 6}L%  
  { Pb`sn5;  
  return l(t) = r(t); D2mB4  
} @6tx5D?  
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。 JH5])i0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i@;a%$5  
D"WkD j"M  
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 tvH)I px  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {38aaf|'/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .5z|g@ 6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZuhT \l  
最后的布局是: !3&}r  
                Add h}d7M55#|  
              /   \ G?g7G,|d  
            Divide   5 YS~x-5OE\  
            /   \ }v!6BU6<Q  
          _1     3 rTJWftH!  
似乎一切都解决了?不。 V cL  
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。 eyG.XAP  
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。 0VZj;Jg}q  
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: m6 gr!aT  
(Zn\S*_@/  
template < typename Right > S`^W#,rj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9c6V&b  
Right & rt) const Qp54(`  
  { pJ(l=a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2u:j6ic  
} Ue7W&N^E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g\Z k*5(  
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。 aD^MoB3  
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。 @88 efF  
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。 SM<kE<q#  
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。 C G7 LF  
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? ",+uvJT1O  
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: 93dotuF  
GwV FD%  
template < class Action > @W,Y_8:  
class picker : public Action IY:O?M  
  { ;0 *^98K  
public : P&YaJUq.u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y^G3<.B  
  // all the operator overloaded IO'Q}bU4vs  
} ; ^`7t@G$ D  
:}z% N7T  
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。 yKI.TR#  
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:TpB6.=q  
qw/{o:ce]  
template < typename Right > 00p 7sZU^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ? `KOW  
  { w;(gi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {|%O)fr,  
} [:'n+D=T3M  
C"{on%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LA+MX 0*  
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。 $^!w`>0C  
$Da^z[8e  
template < typename T >   struct picker_maker a3 x~B=E  
  { a*hThr+$M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X A|`wAGP  
} ; z,)sS<t(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &^H "T6  
  { aiHr2x6  
typedef picker < T > result; B`aAvD`7  
} ; w-$w  
k ))*z FV  
下面总的结构就有了: ;`B35K  
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。 4:']'E  
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。 xNkY'4%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (0Cszm.  
至此链式操作完美实现。 hl:eF:'hm  
4QNR_w  
->8q, W2A  
七. 问题3 pxx(BE  
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。 r\d:fot  
clw91yrQn  
template < typename T1, typename T2 > 'qJ-eQ7e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 02[II_< 1  
  { R!,)?j;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gxM8IQ  
} 6hK"k  
DeA'D|  
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: HqBPY[;s  
>G2-kL_  
template < typename T1, typename T2 > .}N^AO=  
struct result_2 =fG8YZ(  
  { @W8}N|jek  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DZRxp,  
} ; l`&6W?C  
c5e\ckqm^  
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? SWb5K0YRn  
这个差事就留给了holder自己。 >EtP^Lu~f_  
    lg >AWTW[  
lM*O+k  
template < int Order > 2H[a Y%1T  
class holder; Nh9!lBm*]  
template <> ]ECZU   
class holder < 1 > }!V<"d,!  
  { !d .>r 7w  
public : !^fR8Tp9  
template < typename T > dY<#a,eS  
  struct result_1 ; ZV^e  
  { 5R`6zhf  
  typedef T & result; `YNC_r#tG  
} ; ;/ KF3 %  
template < typename T1, typename T2 > gc3 U/ jM  
  struct result_2 OeGuq.> w  
  { PV6 *-[  
  typedef T1 & result; vw] D{OBv*  
} ; tQ JH'YV  
template < typename T > X#,[2&17Fh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7 afA'.=  
  { -Y?(Zz_w  
  return (T & )r; gsWlTI  
} #.+*G`m  
template < typename T1, typename T2 > XhAcC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }]+}Tipd  
  { }#*zjMOz  
  return (T1 & )r1; Z'dI!8(Nf  
} r/sRXM:3cZ  
} ; j :Jdwf  
E)wT+\  
template <> zl 0^EltiU  
class holder < 2 > ;n{j,HB  
  { w9<FX>@  
public : f^sb0nU  
template < typename T > HcVs(]tIW  
  struct result_1 EJaaW&>[  
  { +1jqCW  
  typedef T & result; AJlIA[Kt:  
} ; k`mrRs  
template < typename T1, typename T2 > y' |W['  
  struct result_2 e=;@L3f  
  { @-@rG>y^:  
  typedef T2 & result; h;UdwmT  
} ; Pq\V($gN  
template < typename T > Z?v6pjZ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iH}rI'U.  
  { u$,Wyi )L  
  return (T & )r; rI66frbj  
} JvJ!\6Q@  
template < typename T1, typename T2 > T>Rf?%o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5uJP) S?  
  { eKpxskbhZ  
  return (T2 & )r2; _<F@(M5  
} ?Wz(f{Hm  
} ; k=~pA iRDN  
9hLmrYNM1  
b;`#Sea  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &R FM d=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h8= MVh(I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <T.#A8c  
C\ 2 >7  
return l(i, j) = r(i, j); UFAMbI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hPi :31-0  
0R5^p  
  return ( int & )i; 2td|8vDA  
  return ( int & )j; -kri3?Y,  
最后执行i = j; X.AWs=:-  
可见,参数被正确的选择了。 'j<:FUDJ  
[(P[qEY  
<\9Ijuq}k  
\ NSw<.  
~v(M6dz~vk  
八. 中期总结 3g#=sd!0O@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M3;v3 }z<-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C`~4q<W'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :f !=_^}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?)o4 Kt'h  
lp0T\ %  
{p*hNi)0  
yH"$t/cU"R  
i&'^9"Z)O  
[F V=@NI  
九. 简化 ':2*+  
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。 U>B5LU9&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k5%0wHpk=  
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: MV;Y?%>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GKsL~;8"  
  +-*/&|^等 )bCG]OM7<  
2. 返回引用。 Rw ao5l=x  
  =,各种复合赋值等 >&Ui*  
3. 返回固定类型。 -}qGb}F8!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bR8 HGH28  
4. 原样返回。 z2nUul(2  
  operator, ;'Vipj   
5. 返回解引用的类型。 CMxjX  
  operator*(单目) qfP"UAc{/  
6. 返回地址。 seqF84Xd<  
  operator&(单目) 7k#${,k  
7. 下表访问返回类型。 Dss/>! mN  
  operator[] ,ORG"]_F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z1SMQLk  
  operator<<和operator>> rb}wv16?  
23\j1?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 77&^$JpM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 400Tw`AiJ  
G0; EbJ/&  
template < typename Left > WP@JrnxO\`  
struct value_return N}x/&e  
  { K,C $J I  
template < typename T > M\?uDC9  
  struct result_1 hA1gkEM2o  
  { {7![3`%7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {?>bblw/d  
} ; AR+\uD=\I-  
[cTRz*\s  
template < typename T1, typename T2 > K@j^gF/0B  
  struct result_2 c]aK N  
  { &W)+8N,L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jY#(A23  
} ; )*TW\v`B  
} ; ;*g*DIR  
H6PXx  
!AD0 -fZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TA@tRGP>  
)(?UA$"  
下面我们来剥离functor中的operator() }KaCf,O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +zVcOS*-  
2NA rE@  
return l(t) op r(t) :9x084ESR)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `3sy>GU?  
return op l(t) @^:7UI_  
return op l(t1, t2) Z*)y.i`  
return l(t) op _sf#J|kQ  
return l(t1, t2) op ~g K-5}%!  
return l(t)[r(t)] 7k`*u) Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u .pKK  
AK~`pq[.  
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: vzohq1r5  
单目: return f(l(t), r(t)); &` 00/p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =_?pOq  
双目: return f(l(t)); |B1; l<|`  
return f(l(t1, t2)); FQ_%)Ty2  
下面就是f的实现,以operator/为例 [N+ m5{tT  
6L:tr LuQ  
struct meta_divide }4\!7]FVYX  
  { =mi:<q  
template < typename T1, typename T2 > aX[1H6&=7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x '=3&vc4  
  { P+;CE|J`X  
  return t1 / t2; B.Zm$JZ:  
} F; MF:;mM  
} ; M8#*zCp{5  
!HdvCYB>  
这个工作可以让宏来做: j2 o1"  
!0!U01SWa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /.| A  
template < typename T1, typename T2 > \ [yYH>~SuwZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0U~;%N+lv  
以后可以直接用 _Ra<|NVQh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #4P3xa  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j*eUF-J1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *793H\  
T]Tdx.B  
OD?y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l}Q"Nb)  
O:5Rp_?^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uXG`6|?  
class unary_op : public Rettype  ^6)GS%R  
  { cD'HQ3+  
    Left l; DD/>{kff  
public : _4.]A 3;}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >op:0on]}  
c|\ZRBdI  
template < typename T > \uU=O )  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (b/A|hl  
      { .)"_Q/q  
      return FuncType::execute(l(t)); S1 EEASr!}  
    } [5? 4c'Ev  
(xZr ]v ]U  
    template < typename T1, typename T2 > Ge^zX$.'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0kNe?Xi  
      { =9qGEkd3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lC'{QUC  
    } u0bfX,e2U  
} ; *PSvHXNi  
V-KL%  
bH\'uaJ  
同样还可以申明一个binary_op N|!MO{sB  
biK)&6|`sa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;ZQ- uz  
class binary_op : public Rettype D00G1:Ft(T  
  { ^wx%CdFm'P  
    Left l; ~ON1Zw[+  
Right r; [x2JFS#4  
public : ^CZCZ,v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d5@X#3Hd  
ADv^eJJ|  
template < typename T > &a%WM   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a|DsHZ^6^  
      { Q^z=w![z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mR{CVU  
    } Y7<zm}=(/  
Vq3gceo'0A  
    template < typename T1, typename T2 > }xAie(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N$\ bg|v  
      { YCa@R!M*O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *4 <4  
    } s? QVX~S"  
} ;  \#4m@  
?M*7@t@  
[[:UhrH-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 r4O|()  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IDy_L;'`*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >5)<Uv$  
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。 D(y+1^>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  f~w>v  
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。。。 wP[xmO-%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NH7`5mF$  
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) A /q2g7My  
下面是修改过的unary_op ifXW  
 !M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ye9Y^+-  
class unary_op %'Zc2h&z  
  { , N53Iic  
Left l; &4,WG  
  y }\r#"Z`  
public : ojHhT\M`  
!Y ( apVQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T4mv%zzS  
q@(1Yivk  
template < typename T > 7;&(}  
  struct result_1 y|$R`P  
  { "\e:h| .G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $}t=RW  
} ; sLb8*fak  
H&M1>JtE  
template < typename T1, typename T2 > |xn#\epy@  
  struct result_2 G6ayMw]OF  
  { m#tpbFAsc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >lrhHU  
} ; 8z Y)J#  
.*BA 1sjE  
template < typename T1, typename T2 > #~L!pKM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5sCFzo<=vh  
  { sf(i E(o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o]Gguw5W{  
} |6aJwe+*  
j&5G\6:  
template < typename T > >c<pDNt?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const axmsrj W#  
  { 7paUpQit  
  return OpClass::execute(lt(t));  EIr@g  
} _a](V6  
@Mm/C?#*O  
} ; jpRBER_X  
*i^`Dw^~y  
h4_ b!E@  
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 [)^mBVht  
好啦,现在才真正完美了。 GF8 -_X  
现在在picker里面就可以这么添加了: we3tx{j  
hq=,Z1J  
template < typename Right > #ly@;!M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OF[?Z  
  { &iNwvA%9D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gV8"V Zg2  
} hoenQ6N^:  
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。 XVt/qb%)r  
e+.\pe\  
l4rMk^>>  
ldGojnS  
W^es;5  
十. bind VPt9QL(  
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。 4:7mK/Z  
先来分析一下一段例子 {^#2=`:)O  
?c]n^GvG  
Q $~n/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [:iv4>ZZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aBhV3Fd[B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !SO8O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b O=yi)  
我们来写个简单的。 +L0w;wT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rAb&I"\ZY  
对于函数对象类的版本: >O#grDXb  
24u x  
template < typename Func > iXFP5a>|  
struct functor_trait c pk^!@c  
  { i^)WPP>4Aw  
typedef typename Func::result_type result_type; a8pY[)^c  
} ; n2 {SV  
对于无参数函数的版本: }s_hD`'  
[84F0 9HU  
template < typename Ret > T-gk<V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g JjN<&,  
  { er2cQS7R  
typedef Ret result_type; x&Cp> +i  
} ; pXu/(&?  
对于单参数函数的版本: 2#vv$YD  
=wG+Ao  
template < typename Ret, typename V1 > <P_ea/5:|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~=En +J}*  
  { ('C7=u&F  
typedef Ret result_type; fuUm}N7  
} ; @*>Sw>oet  
对于双参数函数的版本: C$d>_ r  
t{dSX?<nt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e)H!uR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -)jax  
  { c>HK9z{  
typedef Ret result_type; bc I']WgB-  
} ; Hp Vjee  
等等。。。 t\4[``t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D)Q)NI  
 fvEAIs  
template < typename Func > nwA8ALhE  
struct func_return ; A,#;%j  
  { CSTI?A"P  
template < typename T > g5Z#xszj+  
  struct result_1 R"AUSO|{  
  { 52d^K0STC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C [uOReo  
} ; kW@,$_cK  
a|4~NL  
template < typename T1, typename T2 > C3'rtY.  
  struct result_2 R@iUCT^$  
  { XL$* _c <)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aG+j9Q_  
} ; 5D Y\:AF  
} ; W_`A"WdT.  
l@JSK ;  
]m4OIst  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1L nyWZ  
dRi5hC$  
template < typename Func, typename aPicker > jS.g]k  
class binder_1 !#2=\LUC  
  { 6KZf%)$  
Func fn; TUIk$U?/I  
aPicker pk; 1f'Hif*r_X  
public : Wg`AZ=t  
tK(g-u0N`(  
template < typename T > _>m-AI4^  
  struct result_1 44ed79ly0)  
  { q.#[TI ^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hm*cw[#O1x  
} ; 1oLv.L  
D*PYr{z'  
template < typename T1, typename T2 > O81X ;JdP3  
  struct result_2 errH>D~  
  { *?ITns W<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ih}1%Jq  
} ; pd[ncL  
FR[ B v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uX/$CM  
;%C'FV e]  
template < typename T > R6-n IY,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %V`F!D<D  
  { j@gMb iu  
  return fn(pk(t)); Yap?^&GV  
} g7V8D  
template < typename T1, typename T2 > l_'[27  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N==ZtKj F  
  { /cr}N%HZB  
  return fn(pk(t1, t2)); Ys+OB*8AE  
} -|k)tvAm  
} ; dy__e^qi  
IP`6bMd  
6qWdd&1  
一目了然不是么? \c v?^AI  
最后实现bind {`=0 |oP}  
h^9"i3H  
6VP`evan  
template < typename Func, typename aPicker > im7nJQ^H$q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }v9\F-0>Q  
  { 7;@ST`cC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DZ7 gcC  
} .d;Iht,[  
u%/fx~t$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H=*5ASc  
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。 im} ?rY  
{Gq*e/  
十一. phoenix <ljI;xE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %J:SO_6  
bzDIhnw  
for_each(v.begin(), v.end(), 8P7"&VYc8  
( ml0.$z  
do_ v2r&('pV  
[ *-W#G}O0  
  cout << _1 <<   " , " n+@F`]K e  
] (&|_quP7O  
.while_( -- _1), @E( 7V(m/  
cout << var( " \n " ) <~TP#uAz  
) pLa[}=  
); '{ I_\~*  
8dD2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <!-sZ_qq  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W?yd#j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b*a2,MiM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e^4 p%  
sDr/k`>  
=S'%`]f?  
template < typename Cond, typename Actor >  ~>O)  
class do_while 6qN~/TnHZ  
  { 2?m.45`  
Cond cd; :j|IP)-f  
Actor act; gqXS~K9t  
public : 6S6f\gAM  
template < typename T > <FMq>d$\  
  struct result_1 [b{CkX06  
  { ? J} r  
  typedef int result_type; !USd9  
} ; 8}H1_y-g[  
~\x:<)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &l$Q^g  
|qZko[W}=  
template < typename T > b'MSkEiQG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wg{k$T_>  
  { lis/`B\x  
  do *  tCS  
    { |KB0P@=a  
  act(t); DeR='7n  
  } yC 77c=  
  while (cd(t)); UnVm1ZWZ  
  return   0 ; @(P=Eh  
} !fBF|*/  
} ; t8^m`W  
V f-a'K&  
5es[Ph|K5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yc|VJ2R*  
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。 1@u2im-O  
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。 k = ?h~n0M  
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。 WI]o cF  
下面就是产生这个functor的类: ^[%%r3"$C  
V8eB$in  
S'oGt&Z<  
template < typename Actor > Z/rP"|EuQ  
class do_while_actor 1B),A~Ip  
  { Ii7QJ:^  
Actor act; y_xnai  
public : aP'"G^F   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ARcv;H 5  
w9 w%&{j  
template < typename Cond > u77E! z4Uz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vI$t+m:  
} ; %|G"-%_E  
s@MYc@k  
~Lc066bLeq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y+K|1r  
最后,是那个do_ @EE."T9  
-hC,e/+  
r`c_e)STO  
class do_while_invoker >0p$(>N]  
  { }j,[ 1@S  
public : L[5=h  
template < typename Actor > d #jK=:eK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z|RY2P>E  
  { Xf)|Pu  
  return do_while_actor < Actor > (act); 099sN"kf  
} ~=R SKyzt  
} do_; > iE!m  
]*7Y~dO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? EUsI%p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oK{ V7  
最后来说说怎么处理break和continue i#%aTRKHd6  
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。 Kx_h1{  
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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