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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $jL{l8x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G/w&yd4  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, :ziV3jRM  
O=9mLI6  
rTgCmr'&  
+ \DGS  
  class filler CfSpwkg  
  { )sh+cfTCb  
public : JIGoF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~Lyy7 B9  
} ; 8w:A""  
exn Fy-  
^o*$OM7x  
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: C_&-2Z  
?(up!3S'x  
/]mfI&l+9  
G<S(P@ss  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RoG `U  
c']3N  
~ .FZF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zB8 @Wl  
h7}D//~p  
aBH!K   
&at^~ o  
二. 战前分析 jlf.~ vt  
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。 xUiSAKrcM  
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 c%5G3j  
 &Ow[  
z/B[quSio  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K KPQ[3g  
  /* --------------------------------------------- */ Y6>@zznk  
vector < int *> vp( 10 ); #LGAvFA*_F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fO;#;p.  
/* --------------------------------------------- */ 7kQZ$sLc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fG+/p 0sJ?  
/* --------------------------------------------- */ |Sne\N>%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )YP"\E  
  /* --------------------------------------------- */ jO|D# nC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C6$F.v  
/* --------------------------------------------- */ *~t&Ux#hj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vy <(1\  
<3[,bTIk  
Y [hTO.LF  
?!h jI;_&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ) r8yt}  
1._1, _2是什么? s$V'|Pt  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  8>}k5Qu  
2._1 = 1是在做什么? 0 e}N{,&Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 EH*Lw c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d3$*z)12`  
{z4v_[-2CF  
<6 LpsM}  
三. 动工 XIgGE)n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |wnXBKV(  
)} I>"n  
$IM}d"/9  
q0Hor   
template < typename T > 0gR!W3dh  
class assignment vZDM}u  
  { 0/1Ay{ns  
T value; W[+=_B  
public : |>/T*zk<  
assignment( const T & v) : value(v) {} *Zj2*e{Z9U  
template < typename T2 > ~^<ju6O'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9^DXw!  
} ; J=%(f1X<W  
20Umjw.D  
b3>`%?A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i'[o,dbE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0|RFsJ"  
hSg4A=y  
Kx-s95t  
C EzTErn  
  class holder #J=@} S)  
  { >uu ]K  
public : Pjs L{,  
template < typename T > o=&tT,z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8&g`Uy/b  
  { lg9`Z>?  
  return assignment < T > (t); 6X2~30pdE  
} 5IwQ <V  
} ; WOv m%sX  
)IFzal}o  
-f{NVX\<0  
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: ~ AU!Gm.  
}i)^?@  
  static holder _1; %yVboA1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h#Z5vH  
.L#xX1qr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l8$7N=Y  
而不用手动写一个函数对象。 bv%A;  
*0*1.>Vg  
CDNh9`  
"_g3{[es!  
四. 问题分析 zKnHo:SV  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %, U@ D4w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 55mDLiA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a*qf\ &Vb|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w9Eb\An  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ls^| j%$J  
Y[0  
五. 问题1:一致性 7sC8|+  
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?| W=[.. d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /C'dW  
e >OYJd0s  
struct holder z_A:MoYf o  
  { g9rsw7  
  // Po~u-5  
  template < typename T > &!adW@y  
T &   operator ()( const T & r) const ;;*'<\lP.j  
  { Q>G lA  
  return (T & )r; /5PV|o nO  
} ~O;'],#Co  
} ; ^Hdru]A$2  
&fIx2ZM[  
这样的话assignment也必须相应改动: Ah_T tj  
-C>q,mDJZ  
template < typename Left, typename Right > )\!-n]+A  
class assignment _#kjiJj *  
  { y [pU8QSt  
Left l; 53i7:1[uV  
Right r; r8k.I4  
public : :~% zX*   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }"sZ)FE  
template < typename T2 > M)<4|x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  Uu<Tn#nb  
} ; "EE=j$8u+  
Ja*k |Rz~  
同时,holder的operator=也需要改动: 'K"7Tex  
jRCf!RO  
template < typename T > "G(^v?x:P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8|*=p4_fn  
  { 1]yjhw9g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K4H U 9!  
} "F$0NYb]I  
WgV'T#*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +Vf39}8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _:0)uR LS  
aCwb[7N  
return l(rhs) = r; 0zL7$Q#c  
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。 ",pN.<F9O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ql +tqgo  
;'|Mt)\  
template < typename Tp > uia[>&2  
class constant_t )(aj  
  { Zl:Z31  
  const Tp t; K<3$>/|  
public : +RuPfw{z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y5v}EX`m&  
template < typename T > #wvmVB.5~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :'t+*{ff  
  { t!u{sr{j=  
  return t; nJ ZQRRa:C  
} ? eU=xO  
} ; =$^<@-;  
LHS^[}x^1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #Is/j =  
下面就可以修改holder的operator=了 bM9:h  
uPp9 UW  
template < typename T > + pq/:h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IhRYV`:  
  { -%h0`hOG{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [xrM){ItW  
} 1\~-No  
L, k\`9bQ  
同时也要修改assignment的operator() gLH#UwfJ  
qXb{A*J  
template < typename T2 > HoFFce7o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]rhxB4*1  
现在代码看起来就很一致了。 ;`TSu5/  
,J (+%#$UT  
六. 问题2:链式操作 cl4Vi%   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4Y=sTXbFt  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 y*AB=d^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 2u> [[U1:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 B!#F!Wk"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X`,]@c%C`  
i;yr=S,a0/  
template < typename T > ,z*-93H1  
struct result_1 Gz>M`M`[4  
  { YTtuR`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; syseYt]  
} ; Yy_o*Ozq  
nCj_4,O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9aE.jpN  
T\Zq/Z\  
template < typename T > ?;//%c8,.  
struct   ref TDMyZ!d  
  { f\Fk+)e@  
typedef T & reference; +&T;jad2  
} ; :N3'$M"  
template < typename T > Q]?Lg  
struct   ref < T &> vbZGs7%  
  { 5_d=~whO&2  
typedef T & reference; F$;vPAxbK"  
} ; uMB|x,X I  
T.=du$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  F%}0q&  
p PF]&:&-b  
template < typename T > ?^# h|aUp.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dZ kr#>  
  { I>]t% YKj  
  return l(t) = r(t);  h,D6MP  
} E2PMcT{)_  
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。 rQ4i%.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 49BLJ|:P?  
/pa8>_,~  
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 `F#<qZSR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {U`B|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .Fz5K&E=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T%Vg0Y)P;  
最后的布局是: Od>^yhn  
                Add WdA6Y  
              /   \ A ko}v"d  
            Divide   5 " -Ie  
            /   \ PR&D67:Jy  
          _1     3 l<](8oc. w  
似乎一切都解决了?不。 ) LA^j|Y}  
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。 h%hE$2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =uYz4IDB  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'k9?n)<DW  
~vCfMV[F  
template < typename Right > S[TJ{ L(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4HG@moYn@  
Right & rt) const f[@M  
  { 0P5!fXs*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9}4EW4  
} .?TPoqs7Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "dKYJ&$  
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。 ")q{>tV  
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。 ~/@5&ajz  
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。 "! yKX(aTX  
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。 UL/|!(s  
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? O\5*p=v  
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: 3b_tK^|'  
i w,F)O  
template < class Action > T4W"!4[  
class picker : public Action jU#/yM "Y  
  { doCWJ   
public : [7gyF}*;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M!=WBw8Y]a  
  // all the operator overloaded Kb_R "b3v  
} ; gc'C"(TO(  
4{'0-7}  
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。 /nK)esB1L  
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: bw@Dc T&,  
qM`XF32A$  
template < typename Right > @~!1wPvF`I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5-277?  
  { seFug  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5(/ 5$u   
} + *YGsM`E9  
BO5gwvyI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @-z#vJ5Qe{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 QK5y%bTSA  
728}K^7:  
template < typename T >   struct picker_maker iA~b[20&  
  { 5G~;g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eQk ~YA]K  
} ; fwy-M:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8ycmvpJ  
  { 26fm }QV  
typedef picker < T > result; Fr%LV#Q  
} ; CI+dIv>  
w8t,?dY  
下面总的结构就有了: LzEAA{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v-85` h  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ILUA'T=B0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VV(>e@Bc4  
至此链式操作完美实现。 9o.WJ   
n6gYZd  
S7Xr~5>X  
七. 问题3 \?,'i/c-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \C3ir&  
Fj9/@pe1  
template < typename T1, typename T2 > @<]xbWhuw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XpzdvR1  
  { r)|X?   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &jgpeFiiC  
} ]P TTI\n  
PN{l)&K2.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u7u8cVF  
A9! gww  
template < typename T1, typename T2 > , #yE#8  
struct result_2 R v9?<]  
  { a;Ic!:L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~U:{~z  
} ; H/_R!G8 \  
r}i<cyL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %$j)?e  
这个差事就留给了holder自己。 4C(vBKl  
    j%iz>  
N\<RQtDg  
template < int Order > [y y D-  
class holder; Vw*;xek?  
template <> XD`QU m  
class holder < 1 > 4BG6C'`%  
  { Q? a&q0f  
public : \#5t%t  
template < typename T > M}4%LjD  
  struct result_1 O6P0Am7s  
  { +dm&XW >  
  typedef T & result; pmyHto"  
} ; lKs*KwG  
template < typename T1, typename T2 > v]g/ 5qI&  
  struct result_2 \4wM8j  
  { sk~rjH]-g$  
  typedef T1 & result; g$~3@zD  
} ; WYTeu "  
template < typename T > { p {a0*$5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q>nq~#3?  
  { &0Zn21q  
  return (T & )r; [ADr _  
} 9`\hG%F  
template < typename T1, typename T2 > v*5n$UFV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W|@EKE.k  
  { yy4QY%  
  return (T1 & )r1; ?7@Y=7BS4  
} @EzSosmF  
} ; )t{oyBT  
chsjY]b  
template <> 2Z6#3~  
class holder < 2 > lIO.LF3  
  { 58*s\*V` \  
public : Qi|jL*mj&  
template < typename T > buGW+TrWY  
  struct result_1 3%m2$\  
  { w[z^B&  
  typedef T & result; !v|j C  
} ; /-<S FT`  
template < typename T1, typename T2 > zp r`  
  struct result_2 <Mo_GTOC!  
  { ]{V q;  
  typedef T2 & result; ~oI7TP  
} ; [JFmhLP9  
template < typename T > `pF|bZ?v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \pZ,gF;y  
  { 4EzmH)4G  
  return (T & )r; #M6@{R2_  
} Y((s<]7  
template < typename T1, typename T2 > %y33evX/B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s bd;Kn  
  { *52*IRH  
  return (T2 & )r2; go/]+vD  
} 5n1;@Vr  
} ; .MuS"R{y  
!o 2" th  
.Vux~A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ev IL[\Dy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !8vHN=)z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ys:1%D,,_  
`pzp(\lc  
return l(i, j) = r(i, j); e0"R7a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,St#/tu  
b9[;qqq@'  
  return ( int & )i; &^4\Rx_I  
  return ( int & )j;  L5""  
最后执行i = j; Kxz<f>`b/  
可见,参数被正确的选择了。 7*y_~H  
+T=Z!2L  
q2 D2:0^2  
@HJ&"72$<  
=6imrRaaV  
八. 中期总结 -,Cx|Nl  
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: 9_[TYzpB!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }6.R.*Imz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :kqJ~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B;[{7J]  
?ltTJ(Po  
bLGgu#  
|\2z w _o  
lDO9GNz$  
]uX'[Z}t  
九. 简化 q=ZLSBZ  
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。 2V_C_5)1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y$!K<c k  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `h_,I R<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oAe]/j$  
  +-*/&|^等 ]K0<DO9  
2. 返回引用。 UA/Q3)  
  =,各种复合赋值等 m v%fX2.  
3. 返回固定类型。 lz@fXaZM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZO{uG(u  
4. 原样返回。 zx'G0Z9]  
  operator, -EFtk\/  
5. 返回解引用的类型。 64>E|w  
  operator*(单目) jDI O,XuF  
6. 返回地址。 |Y"q. n77  
  operator&(单目) 5b3Wt7  
7. 下表访问返回类型。 FGu:8`c9  
  operator[] $n& alcU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Jf@M>BT^A  
  operator<<和operator>> Z+)R%Z'aL  
<",4O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4m$nVv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,x!P|\w.G{  
w-};\]I  
template < typename Left > YvE$fX=  
struct value_return 2Ch!LS:+  
  { g !w7Yv  
template < typename T > LEvdPG$)  
  struct result_1 G`PSb<h\oc  
  { mm\Jf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `o yz"07m  
} ; ct=|y(_  
7(^<Z5@  
template < typename T1, typename T2 > G!T)V2y  
  struct result_2 zg2A$Fd[j  
  { bwUsE U 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xi8RE@gm  
} ; E{sTxO I$  
} ; |;ycEB1  
_H>ABo  
L B1 ui  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RS!~5nk5  
#>GUfhou)  
下面我们来剥离functor中的operator() N,V %/O{Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :X Er{X  
xz[a3In+  
return l(t) op r(t) PmyS6a@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) He^+>XIam  
return op l(t) YUJlQ2e(  
return op l(t1, t2) {co(w 7  
return l(t) op kX."|]  
return l(t1, t2) op E8J `7sa  
return l(t)[r(t)] +Tc<|-qQn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OsPx-|f S~  
zI8Q "b  
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: A>(m}P  
单目: return f(l(t), r(t)); *,{. oO9#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &N GYV  
双目: return f(l(t)); RN238]K  
return f(l(t1, t2)); &^FCp'J-  
下面就是f的实现,以operator/为例 iq-n(Rfw~  
2-j+-B|i  
struct meta_divide , fFB.q"  
  { hc2[,Hju{O  
template < typename T1, typename T2 > T5.1qrL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GiJ|5"  
  { PF*<_p"j  
  return t1 / t2; Q]Q i  
} >|WNsjkU%  
} ; _JOrGVmD  
&F9BaJ  
这个工作可以让宏来做: u*Z>&]W_  
7'Y 3T[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VI0^Zq!6R  
template < typename T1, typename T2 > \ +'Pl?QyH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C%t~?jEK~^  
以后可以直接用 o $oW-U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  wX@&Qv  
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 [?iA`#^d  
(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。。。) $wH{snX  
;0O3b  
q]YPDdR#  
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 "8%B (a 5A  
hH[UIe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xK9"t;!C&  
class unary_op : public Rettype 5s_7 P"&H  
  { 7)!(0.&  
    Left l; h2ewYe<87`  
public : =i  }  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vt<r_&+ pJ  
u$$@Hw  
template < typename T > 5:/ zbt\C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I!&|L0Qq  
      { v+f:VA  
      return FuncType::execute(l(t)); a'U7 t  
    } I-oI,c%+  
>(S4h}^I  
    template < typename T1, typename T2 > <#<4A0:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QCQku\GLV  
      { IlG)=?8XZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wz}RJC7p  
    } _*h,,Q  
} ; V.#,dDC@j  
Ls)y.u  
l-xKfp`  
同样还可以申明一个binary_op I1yZ7QY  
 }tv%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *gfx'$  
class binary_op : public Rettype zQM3n =y  
  { ce th)Xm  
    Left l; BM!\U 6  
Right r; >B/ jTn5=  
public : a_XM2dc%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "-Gjw B  
exrsYo!%  
template < typename T > - FV$Sne  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IJ2]2FI  
      { tp<uN~rTgh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3?SofPtc/  
    } xZW6Hk _  
*CZvi0&  
    template < typename T1, typename T2 > BlUl5mP}>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m6tbN/EJZ  
      { {i y[8eLg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3 XdN \xc  
    } @-nCK Yj  
} ;  98eiYh  
S/G6NBnbS  
4zs1BiMG  
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 x*& OvI/o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RQ}(}|1+\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %7%7 W*0d  
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。  {I+   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gQ4Q h;  
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。。。 HMGby2^+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;SoKX?up5  
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) }VxbO8\b(  
下面是修改过的unary_op J/S 47J~  
_Qg^>}]A1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \PU3{_G]  
class unary_op 0&T0Ls#4  
  { 2-5AKm@K  
Left l; nlJ~Q_E(  
  o:B?gDM  
public : . [DCL  
/3->TS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5('_7l  
$~vy,^  
template < typename T > p>4$&-  
  struct result_1 P.Pw .[:3  
  { =KqcWN3k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uqwB`<>KJ  
} ; fmZ5rmw!  
\U;4 \  
template < typename T1, typename T2 > 1| "s_m>g  
  struct result_2 !c-Ie~GIT  
  { ;ZZ%(P=-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \~!9T5/*  
} ; Z*S 9pkWcF  
e@'rY#:u  
template < typename T1, typename T2 > }YJ(|z""  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3"=% [  
  { 0jCYOl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &EKP93  
} WF\ hXO  
+shT}$cb1  
template < typename T > ;@p2s'(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OrP-+eg  
  { sW!pMkd_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4q#6.E;yy  
} 6Ug( J$Ouh  
CqX2R:#  
} ; Li~(kw3  
lxoc.KDtR  
cAq>|^f0a  
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 2GOQ|Z  
好啦,现在才真正完美了。 &09z`* ,  
现在在picker里面就可以这么添加了: u4TU"r("A  
# D"TY-$.=  
template < typename Right > 9n{tbabJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hZ2!UW4'  
  { F{}mlQg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iTsmUq<b]l  
} Qj: D=j8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ' 7G'R  
<,p|3p3  
*O-1zIlp  
Awl4*J~  
*KNj5>6=  
十. bind o`S|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 UwOZBF<  
先来分析一下一段例子 .,zrr&Po  
yoa"21E$  
vaL+@Kq~&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (dD+?ZOO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #(& ! ^X3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 usEd p  
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。 '9^+J7iO(+  
我们来写个简单的。 A6ipA /_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P5s'cPX  
对于函数对象类的版本: J'^H@L/E  
]oB-qfbH  
template < typename Func > 5=%:CN!/@p  
struct functor_trait ixF '-  
  { +F3@-A  
typedef typename Func::result_type result_type; (t'hWS  
} ; ,jJ&x7ra8  
对于无参数函数的版本: ?"f\"N  
vQB;a?)o  
template < typename Ret > 2RXU75VY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =H&{*Ja  
  { 8 tMfh  
typedef Ret result_type; QA?e2kd  
} ; ;;rEv5 /  
对于单参数函数的版本: f)w>V3~w,  
sv`+?hjG  
template < typename Ret, typename V1 > ipU,.@~#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SA_5..  
  { =au7'i|6  
typedef Ret result_type; kBolDPvBG  
} ; 0'y9HE'e  
对于双参数函数的版本: ,E,oz{,i(  
eh_ {-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $YuVM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c{4C4'GD  
  { D?;8bI%"  
typedef Ret result_type; 2)}ic2]pn  
} ; g]au|$L4  
等等。。。 P 1`X<A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z5G<h  
Ny|2Fcs  
template < typename Func > ,ErJUv  
struct func_return u1K;{>4lx  
  { EIZSV>  
template < typename T > sLiKcR8^  
  struct result_1 ',GWH:B  
  { :SFcnYv0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UjLZ!-}  
} ; RbB y8ZVM  
Zp'c>ty=  
template < typename T1, typename T2 > ;M{@|z[Nv  
  struct result_2 j2O?]M  
  { 9x;CJhX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !14aw9Q  
} ; EfA*w/y  
} ; dx['7l;I  
<Stfqa6FJ  
dIk/vg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;xF5P'T?|  
~=HrD?-99p  
template < typename Func, typename aPicker > 1.\|,$  
class binder_1 3S4'x4*  
  { <P&~k\BuF{  
Func fn; H9nVtS{x  
aPicker pk; 9W{`$30  
public : LASR*  
.)Xyz d  
template < typename T > Vk%[N>  
  struct result_1 I| j Gu9G  
  { g+>$_s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]pUf[^4  
} ; ,>(/}=Z.  
r|!w,>.  
template < typename T1, typename T2 > 9MfBsp}c  
  struct result_2 E?%SOU<  
  { .xJW=G{/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 951"0S`Lo  
} ; &t .9^;(  
 N7%iz+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f#~X4@DH`  
^Mw>'*5^  
template < typename T > @0}Q"15,I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ["4sCB@Tr  
  { 5 9$B z'LY  
  return fn(pk(t)); #H9J/k_  
} ! 63>II  
template < typename T1, typename T2 > Z"spua5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WjfUbKg0  
  { r![RRa^  
  return fn(pk(t1, t2)); j2GO ZKy  
} J:6wFmU  
} ; bb<qnB  
_86pbr9  
aD yHIh8  
一目了然不是么? 5Fh?YS=  
最后实现bind a<AT;Tc  
1&{]jG{#  
Nb.AsIR^  
template < typename Func, typename aPicker > 5?-cP?|.9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }bj dK  
  { W)WL1@!Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6=ukR=]v  
} y$6m|5  
-]8cw#y 0A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 29:1crzx~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `fw:   
)b<-=VR  
十一. phoenix z [xi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MQD%m ;[s  
i3C5"\y  
for_each(v.begin(), v.end(), "Mt4~vy  
( X\X* -.]{  
do_ GLI 5AbQK  
[ 7;cb^fi/  
  cout << _1 <<   " , " 3yNILj  
] l2>ka~  
.while_( -- _1), _Wcr'*7  
cout << var( " \n " ) "`pI! nj  
) Vc}#Ok  
); wc #+ Yh6  
hh\\api  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: dz^l6<a"n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CV/ei,=9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DPENYr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IyTL|W6  
t__UqCq~h  
nCMv&{~  
template < typename Cond, typename Actor > c.5?Q >!+  
class do_while q}-q[p? 5  
  { -{z.8p}IW  
Cond cd; (1.E9+MquU  
Actor act; 6"+/Imb-  
public : U`gQ7  
template < typename T > ]"'$i4I{R  
  struct result_1 z+ybtS>pZ  
  { \^<eJf D  
  typedef int result_type; eow6{CD8  
} ; _D%aT6,G+(  
KA)9&6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L_fu<W  
}6#lE,\lM  
template < typename T > Z i-)PK^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >T*/[{L8;  
  { U68o"iE  
  do Uj!3H]d  
    { /jJi`'{U  
  act(t); tb;!2$  
  } 2qEm,x'S  
  while (cd(t)); F:"CaDk  
  return   0 ; YE<_a;yh1  
} V!!E)I  
} ; J }?F4  
$N$ ZJC6(@  
I@ dS/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nic7RN?F<  
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。 ka_]s:>+  
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。 gXtyl]K:  
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。 Q+e|;Mj  
下面就是产生这个functor的类: fIOI  
-phwzR\(t  
J!?hajw7N  
template < typename Actor > x1['+!01  
class do_while_actor HX1RA 5O  
  { 20[_eu)  
Actor act; :S Tj <  
public : B+:'Ld](  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \B _g=K  
x!CCSM;q  
template < typename Cond > s7RAui  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y8I*B =7  
} ; NABwtx>.  
g70B22!y  
<^j,jX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "b&[W$e  
最后,是那个do_ G(7!3a+  
K07b#`NF6  
yp%7zrU  
class do_while_invoker lp`raN No  
  { 3ZNm,{  
public : aa!o::;  
template < typename Actor > 0pP;[7k\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zUg-M  
  { }eA2y($N  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~9.0:Fm<  
} HorFQ?8  
} do_; C[h"w'A2  
f?O?2g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~m~<xtoc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wi3:;`>G<p  
最后来说说怎么处理break和continue Gi})*U]P|  
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。 %X(iAoxbj  
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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