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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OK\]*r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 # U`&jBU  
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, >4'21,q  
VRhRwdC  
8|<f8Z65!  
P%!q1`Eke(  
  class filler Mcb<[~m  
  { \>[gl!B_Rr  
public : M9g1d7%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AI fk"2  
} ; w:R]!e_6\9  
V'yxqI?  
h.LSMU (O  
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: B}5XRgq  
,CW%JIM  
L&HzN{K  
j&}B<f _6J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~y%7w5%Un  
q_5 8Lw  
3mA/Nu_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ib(,P3  
-9Xw]I#QR  
p,^>*/O>  
dh,7iQ s  
二. 战前分析 ~$ WQ"~z  
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。 | VRq$^g  
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 *EE|?vn  
bgXc_>T6_y  
KqY>4tb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |Kn^w4mN  
  /* --------------------------------------------- */ cFxSDTR  
vector < int *> vp( 10 ); [r~~=b7*[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  RA~_]Hk  
/* --------------------------------------------- */ Faw. GU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q }8C  
/* --------------------------------------------- */ nTQ (JDf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &`5 :G LV  
  /* --------------------------------------------- */ lc-*8eS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +{bh  
/* --------------------------------------------- */ v_.j/2U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C$0 ITw  
.?7So3   
2X +7b M  
<sF!]R&4  
看了之后,我们可以思考一些问题: lZ+/\s,]|  
1._1, _2是什么? _4S7wOq5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 B C&^]M  
2._1 = 1是在做什么? ix+x3OCip  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 33S`aJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @) ]t8(  
~l@%=/m  
{.%0@{Y  
三. 动工 B)(w%\M4^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "URVX1#(r  
yO%VzjJhg  
n/:Z{  
:'TX"E!  
template < typename T > @~Rk^/0  
class assignment ?##y`.+O  
  { J]_)gb'1BR  
T value; _2xuzmz0  
public : <C2c" =b  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xek E#?.  
template < typename T2 > m./*LXU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !FO:^P  
} ; (jt*u (C&Y  
O/'f$Zj36  
Zr~"\llk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fG^7@J w:G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 72% {Wh/  
ROcY'-  
VdYOm  
:K5V/-[|V1  
  class holder f2 VpeJ<p  
  { FxMMxY,*%  
public : S:DcfR=a  
template < typename T > + 4++Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d u _O}x  
  { vHoT@E#}'  
  return assignment < T > (t); !k ;[^>  
} ',<{X (#(  
} ; P[r}(@0rJ  
A89Y;_4y  
"4k"U1  
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: oTZo[T@zRx  
%YsRm%q  
  static holder _1; B&to&|jf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qsQ]M^@>  
F\I5fNs@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $XtV8  
而不用手动写一个函数对象。 |2tSUOZ  
=/)Mc@Hb  
*(>F'>F1"  
8yNRx iW:  
四. 问题分析 Z{j!s6Y@{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Iht mD@H}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4"`=huQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GA}hp%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kjQIagw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /6?tgr  
eU<]h>2  
五. 问题1:一致性 w/)e2CH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |rG8E;>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UzP@{?  
sf=%l10Fk#  
struct holder .CB"@.7  
  { LD7? .  
  // G=+!d&mbg  
  template < typename T > R|d^M&K,  
T &   operator ()( const T & r) const hA$c.jJr.Z  
  { Vw6>:l<+<  
  return (T & )r; W` 6"!V  
} y81#UD9[  
} ; :K a^  
`"-`D!U?$  
这样的话assignment也必须相应改动: qhv4R|)  
O#<|[Dzw  
template < typename Left, typename Right > _oYA;O  
class assignment bUEt0wRR  
  { U:C-\ M  
Left l; fbW,0  
Right r; W,L>'$#pM  
public : U/ v"?pg[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lk$Je O  
template < typename T2 > S.?\>iH[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |>m# m*{S  
} ; !ds"88:5^  
1VPfa  
同时,holder的operator=也需要改动: :d:|7hlNQ  
Y:#kel<  
template < typename T > ~`W6O>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2xz%'X%  
  { '2i)#~YO<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s0`]!7D<  
} Q*oA{eZY  
g6k&c"%IQ(  
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。 '=@H2T6=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !nqm ;96  
GhchfI.  
return l(rhs) = r; D|8sjp4  
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。 uH~ TugQ~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +A.a~Stt  
@8x6#|D  
template < typename Tp > 3e!a>Gl*  
class constant_t UlLM<33_)  
  { JXD?a.vy^q  
  const Tp t; 0|*UeM  
public : ,AFC1t[0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~ L i%  
template < typename T > : Oz7R:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Sj=69>m]5  
  { ?Sd~u1w8K  
  return t; !Sr0Im0  
} , L AJ  
} ; &d &oP  
{O3oUE+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bl+@}+A  
下面就可以修改holder的operator=了 GXAk*vS=G  
,EGD8$RA]  
template < typename T > d >wmg*J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ke;X3j ]`  
  { 5;i!PuL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UHsrZgIRYT  
} o )}<   
ytcG6WN3  
同时也要修改assignment的operator()  el*pYI  
W> -E.#!_  
template < typename T2 >  6@Z'fT4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s5Bmv\e.i5  
现在代码看起来就很一致了。 4jyr\=42F'  
wshp{ y  
六. 问题2:链式操作 E]U3O>hf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +Hm+ #o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M& BM,~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~jCpL@rS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8BoT%kVeJv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b&V]|Z (  
&j~|3  
template < typename T > .]sIoB-54  
struct result_1 \i;~~;D  
  { 7AFS)_w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [C~)&2wh>  
} ; ^Hhw(@`qf  
%JA&O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >[P7Zlwv4  
ws=9u-  
template < typename T > GVHfN5bTqn  
struct   ref +68K[s,FD  
  { +hvIJv ?  
typedef T & reference; "!_ 4%z-  
} ; 94k)a8-!  
template < typename T > {-7yZ]OO$  
struct   ref < T &> EX_sJc  
  { ; K 6Fe)  
typedef T & reference; Z!=Pc$?  
} ; D A)0Y_  
bCx1g/   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +]~w ?^h  
UC LjR<}  
template < typename T > H* L2gw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +K?N:w  
  { H6 f; BS  
  return l(t) = r(t); _2Xu1q.6~5  
} _=^hnv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 m-KK {{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LkZo/K~  
He_(JXTP  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ';CuJ XAj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [+cnx21{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'LLQ[JJ=O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -$MC  
最后的布局是: ?`*-QG}  
                Add s2v#evI`+  
              /   \ sq (063l  
            Divide   5 en#g<on  
            /   \ )PoI~km  
          _1     3 U.j\u>a  
似乎一切都解决了?不。 ,m'#>d&zO  
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。 /B?SaKh  
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。 Jc#)T;# 6  
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: *Wo$ $T  
t~W4o8<w  
template < typename Right > % oL&~6l$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SoGLsO+R  
Right & rt) const f]6` GsE  
  { [W|7r n,q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bz@=zLBt  
} 7'/2:"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WUK.>eM0  
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。 =O:ek#Bp  
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。 4Z p5o`*g2  
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。 88=FPEU  
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。 8cPf0p:  
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? I%b:Z  
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: .dLX'84fY  
kkBV;v%a  
template < class Action > =28H^rK{  
class picker : public Action 1eyyu!  
  { BG?2PO{  
public : h _7;UQH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KA{DN!  
  // all the operator overloaded GvtI-\h]  
} ; ?$&rC0 t  
<l s/3!  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >W]"a3E  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -:p1gg&  
S^`9[$KH0  
template < typename Right > -V_S4|>   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h)RM9813<  
  { H_f2:Za  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <WKz,jh  
} dv}R]f'  
O|TwG:!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^F0jI5j).  
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。 $>s@T(  
7MJ)p$&  
template < typename T >   struct picker_maker Z q>.;>  
  { QM=436fq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kc']g:*]Y  
} ; z>g& ?vo2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ywk[VD+.  
  { 5*za]   
typedef picker < T > result; c(g^*8Pb  
} ; @O0 vh$3t0  
dQ~"b=  
下面总的结构就有了: ]Tw6Fg1o>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZO6bG$y64  
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。 @z JZoJL]J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #_sVB~sn@  
至此链式操作完美实现。 E_uH' E  
 jy|xDQ  
e[&3K<  
七. 问题3 MW@b ;=(  
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。 >b](v)  
=0fx6V  
template < typename T1, typename T2 > OL"5A18;M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <l/Qf[V  
  { s/0FSv x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >:nJTr  
} }'v ?Qq  
F9J9pgVP  
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: N^`Efpvg  
,lYU#Hx*  
template < typename T1, typename T2 > &L`p4AZ  
struct result_2 zvC,([  
  { "A`'~]/hE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :%]R x&08  
} ; TBfl9Q  
?\VN`8Yb  
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? rGL{g&_  
这个差事就留给了holder自己。 ^S2} 0N f  
    \)kAhKtG  
?|YQtY  
template < int Order > gy`qEY~B&  
class holder; HW,55#yG  
template <> JY8pV+q @=  
class holder < 1 > ]J]p:Y>NL  
  { j=QjvWD  
public : &c ~)z\$  
template < typename T > w.- i !Ls  
  struct result_1 /UyE- "S  
  { wIHz TL  
  typedef T & result; %d\+(:uu/  
} ; iPYlTV  
template < typename T1, typename T2 > wf$ JuHPt  
  struct result_2 L<]P K4  
  { e2ZUl` {g  
  typedef T1 & result; D|#(zjl@  
} ; &g>+tkC  
template < typename T > hG3Lj7)UH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F4gc_>{|  
  { V7i`vo3Cc  
  return (T & )r; YWF<2l.  
} v]S8!wU  
template < typename T1, typename T2 > bZfJG^3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %,RU)}  
  { eA^|B zU  
  return (T1 & )r1; @eU/g![u  
} UbH=W(%  
} ; $ayD55W4  
D8XXm lo  
template <>  ?C\9lLX  
class holder < 2 > B6&Mtm1  
  { sg\ jC#  
public : n K=V`  
template < typename T > 8#B;nyGD1I  
  struct result_1 p4_uY7^6  
  { `"4EE}eQc  
  typedef T & result; AOUO',v  
} ; "ET"dMxU  
template < typename T1, typename T2 > #JM*QVzv  
  struct result_2 .JjuY'-Q  
  { ^[akB|#\9  
  typedef T2 & result; NebZGD2K  
} ; v 0H#\p  
template < typename T > bc-}Qn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D~>P/b)v{j  
  { an~Kc!Oki  
  return (T & )r; !1R  
} <{uIB;P  
template < typename T1, typename T2 > YdaJ&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vtri"G8 aB  
  { (#k#0T kE  
  return (T2 & )r2; Pw{+7b$  
} nfB9M1Svn  
} ; aH~"hB^e  
R5zV= N  
 f;a6ux#  
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> >。 U5=J;[w}N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ccmbdw,Z 5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [*v\X %+  
x #g,l2_!  
return l(i, j) = r(i, j); Q5JeL6t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2[eY q1f!  
:{2$X|f 3  
  return ( int & )i; x]T;W&s  
  return ( int & )j; u{ /gjv  
最后执行i = j; SYx)!n6U  
可见,参数被正确的选择了。 Mk;j"ZD F  
0}N^l=jQ  
Fsh-a7Qp  
plAt +*&  
cPSu!u}D  
八. 中期总结 EbHeP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2$=HDwv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3WS % H17  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C54)eT6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _u; UU$~  
B%/Pn 2  
\Qn8"I83AV  
P2kZi=0  
huIr*)r&p  
lvlH5Fc  
九. 简化 %iv'/B8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 wd *Jq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E3qX$|.$/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~MX@-Ff  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q[lqEc  
  +-*/&|^等 3ssio-X  
2. 返回引用。 sEa:p: !  
  =,各种复合赋值等 T}*'9TB  
3. 返回固定类型。 hV)I C9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MRc^lYj{  
4. 原样返回。 19_F\32  
  operator, 5YasD6l  
5. 返回解引用的类型。 zD'gGxM1  
  operator*(单目) Jo ^ o`9  
6. 返回地址。 [nrP; _  
  operator&(单目) L~~aW0,  
7. 下表访问返回类型。 Df9}YI ;?  
  operator[] ;DTNw=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <Jx{Uv  
  operator<<和operator>> "O`;zC  
c=gUY~Rl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pFuQ!7Uk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y~6pJNR  
gE&f}M-  
template < typename Left > E:ytdaiT  
struct value_return 7blZAA?-  
  { ='FEC-f95  
template < typename T > <~3 a aO  
  struct result_1 [Zf<r1m  
  { Jc+U$h4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3^\y>  
} ; Y'P8`$  
g6farLBF  
template < typename T1, typename T2 >  O>3'ylBQ  
  struct result_2 q% "nk  
  { m:t $&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1Sy#*  
} ; ,rKN/{M!  
} ; DCm;dh  
Z7v~;JzC#  
}y1M0^M-$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'coqm8V[%  
yQ}~ aA#h  
下面我们来剥离functor中的operator() vlD]!]V:h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TsD >m  
v7-'H/d.  
return l(t) op r(t) qrdI"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aj\'qRrU$  
return op l(t) 1L0ku@%t9Y  
return op l(t1, t2) L%DL n  
return l(t) op ]1K &U5p  
return l(t1, t2) op }fA3{ Ro  
return l(t)[r(t)] CY:pYke=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cA*%K[9  
{MS&t09Wh  
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: P+/L, u  
单目: return f(l(t), r(t)); /X?Nv^Hy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wi[Y@  
双目: return f(l(t)); ru&RL HFV  
return f(l(t1, t2)); !"kvXxp^  
下面就是f的实现,以operator/为例 Fri5_rxLl  
75F&s,4+  
struct meta_divide 3"".kf,O5e  
  { zR4huo  
template < typename T1, typename T2 > e#seqx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~ 0[K%]]  
  { 8WH>  
  return t1 / t2; KQqlM  
} Zj JD@,j  
} ; %F7aFvl*  
^ey\ c1K  
这个工作可以让宏来做: WM#!X!Vo  
AIeYy-f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @.0,k a,X  
template < typename T1, typename T2 > \ "n\!y~:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &.}zZ/  
以后可以直接用 23>?3-q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B[$e;h*Aw[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g (~&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M_e! s}F  
pxN'E;P-  
P$Dr6;  
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 qHj4`&  
U t%ie=c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WRgz]=W3w  
class unary_op : public Rettype f9$98SI  
  { VS` S@+p  
    Left l; dU\fC{1Z  
public : T|m+ULp~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~$@I <=L  
qUo(hbp  
template < typename T > @ f$P*_G   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B4b UcYk  
      { czp5MU_^  
      return FuncType::execute(l(t)); D,7! /u'  
    } #8`G&S*  
R 'F|z{8  
    template < typename T1, typename T2 > cr!I"kTgD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %H@fVWe2wT  
      { }X$>84s>[P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5ZSw0A(w  
    } 5t PmrWZ  
} ; $&4Zw6"=  
5!Guf?i  
s)C.e# xl  
同样还可以申明一个binary_op =m40{  
Pg:Nz@CQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eY-$h nUe  
class binary_op : public Rettype u0x\5!?2  
  { i"b*U5k  
    Left l; >?kt3.IQ!X  
Right r; YONg1.^!(  
public : JmBYD[h,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |k)u..k{>  
CkP!4^J qQ  
template < typename T > xS.0u"[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u/MIB`@,  
      { ?gkK*\x2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -,rl[1ZYZ  
    } BYGLYT;Z  
X0lIeGwrQ  
    template < typename T1, typename T2 > WgjaMmht  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8FMP)N4+  
      { C>;}CH|X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iU3co|q7  
    } NO<myN+N  
} ; vb%\q sf  
tpVtbh1)u  
]6nF>C-C  
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 VTF),e!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )j$Bo{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -H]svOX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [Nq4<NK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H95VU"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hIdGQKr>V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9KP+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1rN&Y,61\  
下面是修改过的unary_op mX#T<_=d  
<l\FHJhjq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K<t(HK#[  
class unary_op > {:8c-\2}  
  { YRwS{ e*u  
Left l; ]s<Q-/X  
  aH:eu<s  
public : Ji7A9Hk  
;[|x5o /<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SVR AkP-  
;zGGT^Dn  
template < typename T > 5Ph"*Rz%  
  struct result_1 ljk-xC p/  
  { _Q7)FK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @P8q=j}l9  
} ; 3U}z?gP[  
CfVz'  
template < typename T1, typename T2 > {d3r>Ub)7d  
  struct result_2 =\q3;5[  
  { rsIjpPa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^RY_j>i  
} ; UgUW4x'+  
jW6@U%[!b  
template < typename T1, typename T2 > co;2s-X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \=QG6&_  
  { SY)o<MD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;mMn-+3<  
}  m.2  
u!F3Rh8D  
template < typename T > wwF20  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FNZnz7  
  { Wima=xYe\5  
  return OpClass::execute(lt(t)); JY /Cd6\  
}  u2DsjaL  
M F& +4$q  
} ; M+ H$Jjcs  
{}.c.W+  
Z{e5 OJ  
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 'SuYNA)  
好啦,现在才真正完美了。 1sgoT f%  
现在在picker里面就可以这么添加了: &)wQ|{P~k  
v7g-M  
template < typename Right > QN0Ik 2L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #$8tBo  
  { +tuC845  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ljNd!RaB  
} a ZfX |  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 D7=gUm >  
04,]upC${W  
R=E )j^<F  
9'T(Fc  
)2R:P`U  
十. bind Kyv$yf 9  
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。 rMI:zFS  
先来分析一下一段例子 GSMP)8 W  
LNr2YRpyz  
8I@_X~R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `OBDx ^6F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $#0%gs/x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =LuA [g  
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。 $ccI(J`zux  
我们来写个简单的。 V{(ve#y7`{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ao0F?2|  
对于函数对象类的版本: ~ Iv[  
u[cbRn,W  
template < typename Func > a1s=t_wT  
struct functor_trait ne;,TJ\  
  { &oAuh?kTq  
typedef typename Func::result_type result_type; jtd{=[STU  
} ; i8 dv|oa  
对于无参数函数的版本: [t0gXdU 6  
5~ jGF  
template < typename Ret > ^D\#*pIO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~(Fy GB}  
  { ]0\8g=KK  
typedef Ret result_type; {At1]>  
} ; ]2v31'  
对于单参数函数的版本: W~gFY#w  
sYeZ.MacU  
template < typename Ret, typename V1 > vZ|m3;X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `m3C\\9;  
  { -N9U lW2S  
typedef Ret result_type; lPx4I  
} ; 2&P'rmFm  
对于双参数函数的版本: fLPB *y6  
n|{x\@VeF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |3vQmd !2}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;o#dmG  
  { YsLEbue   
typedef Ret result_type; {GZHD^Ce  
} ; )=8X[<^i  
等等。。。 _4.fT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j# o0y5S  
Y]ZOvA5W  
template < typename Func > tR*J M$T  
struct func_return Z~$fTW6g  
  { zX|CW;  
template < typename T > F!N;4J5u  
  struct result_1 e PlEd'Z  
  { )(y&U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bp;)*  
} ; N!$y`nwiw'  
IaN|S|n~  
template < typename T1, typename T2 > ,p0R 4gi  
  struct result_2 /G\-v2iD  
  { %  &{>oEQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :Iw)xd1d}\  
} ; YQ2ie>C8  
} ; YS/{q~$t  
evZ{~v& /  
fMd]P:B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dxxD%lHCF  
G{YLyl/9  
template < typename Func, typename aPicker > {b} ?I4)  
class binder_1 +d]}  
  { u|B\@"0  
Func fn; ?GX 5Pvg  
aPicker pk; |Q.t]TR'P  
public : 6]7iiQz"H  
.#Z}}W#  
template < typename T > )}vQ?n[:'  
  struct result_1 mJ[LmQ<:  
  { 'V .4Nhd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Spt[b.4mF  
} ; ^[lg1uMW  
_q M'm^z5  
template < typename T1, typename T2 > N%n#mV;  
  struct result_2 if r!ha+8!  
  { Nmns3D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }8 fG+H.  
} ; lB.P   
U*1rA/"n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r B)m{)  
'GS1"rkW<5  
template < typename T > A\k@9w\Ll;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "\]kK @,  
  { `)!)}PXl  
  return fn(pk(t)); Hk(w\   
}  &EV|knW  
template < typename T1, typename T2 > *ofK|r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  qqLmjDv  
  { ok2$ p  
  return fn(pk(t1, t2)); 9^)ochY3  
} (Sv7^}j  
} ; |l `X]dsfQ  
R84 g<  
2-. g>'W  
一目了然不是么? D3vdO2H  
最后实现bind ,m9Nd "6\  
A: 0  
L*Xn!d%  
template < typename Func, typename aPicker > n!A')]y"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v6;XxBR6  
  { e#)}.   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dGr Ow)  
} 5d<-y2!M  
{>pB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O=G2bdY{,  
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。 v5RS<?o  
_LxV)  
十一. phoenix v93+<@Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -|:7<$2#I  
<~<I K=n  
for_each(v.begin(), v.end(), aG?'F`UQ  
( 0&$e:O'v  
do_ &7XB $  
[ yI h>j.P  
  cout << _1 <<   " , " 0+m"eGwTm  
] (<=qW_iW  
.while_( -- _1), lD _  u  
cout << var( " \n " ) gU0}.b  
) p%G4Js.  
); ;XZ5r|V}  
t> -cTQm  
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: HRC5z<k%  
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 rb qH9 S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gh['T,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g*AnrQ}P  
*B#<5<T  
5MO:hE5sm  
template < typename Cond, typename Actor > BAx)R6kS;  
class do_while JOx75}  
  { ^Qs-@]E-  
Cond cd; s"=e (ob  
Actor act; \b1I<4(  
public : ;yx+BaG~?  
template < typename T > cJGA5m/{I  
  struct result_1 \"<&8  
  { P (_:8|E  
  typedef int result_type; Z"mpE+U*  
} ; h,\^Sb5AP  
VQ$=F8ivG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I,l%6oPa  
\4bma<~a  
template < typename T > 0 jVuF l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?k<wI)JR  
  { "mSDL:$  
  do O_FT@bo\  
    { .KIAeCvl\  
  act(t); Q4Hf!v]r  
  } pz:$n_XC}  
  while (cd(t)); 0v,DQJ?w8  
  return   0 ; 44 o5I:  
} I`5F& 8J{  
} ; m32OE`s  
L>).o%(R  
KQNSYI7a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $xvEYK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pr>K#@^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 n,9 *!1y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Z>7Oez>  
下面就是产生这个functor的类: OV;Ho  
GLv}|>W  
tV[?WA[xt  
template < typename Actor > tkR^dC  
class do_while_actor FJ!N)`[  
  { &bRmr/D  
Actor act; ^8 AV#a  
public : 'i%Azzv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _g0 qpa  
wpb6F '  
template < typename Cond > ePrb G4xv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Xg%><{~  
} ; OE}L})"  
s<sqO,!  
a^)7&|$ E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L&Qdb xn  
最后,是那个do_  UY+~,a  
+VAfT\G2  
"Y7RvL!U  
class do_while_invoker oYup*@t  
  { %_@8f|# ,M  
public : Y=vA ;BE]R  
template < typename Actor > jSaEwN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MztT/31S  
  {  sFx $  
  return do_while_actor < Actor > (act); Zdr +{-  
} Q^Y>T&Q  
} do_; X`.4byqdK  
'355Pce/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _0oZgt)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q ^n6"&;*  
最后来说说怎么处理break和continue $_S^Aw?  
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。 4Q z  
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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