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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lx~!FLn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2<y E3:VX  
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, (M6B$:  
vI#\ Qe  
#OH-LWZh  
D2~e@J(K  
  class filler H__9%p#  
  { ~d 7!)c`z  
public : [X=-x=S,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]E88zWDY`  
} ; j"/i+r{"E  
cI'&gT5  
on+ c*#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: BULX*eOt  
^!1mChf  
j|KZ HH%dc  
/_?Ly$>'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6Ez}A|i  
ge[f/"u  
Q,Hw@w<1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {Os$Uui37\  
qp_kILo~  
IC/'<%k  
O(h4;'/E  
二. 战前分析 X&t)S?eCos  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2Q)"~3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rFSLTbTf  
*8fnxWR   
@P4fR7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LqPn$rZ|$  
  /* --------------------------------------------- */ zhU)bb[A  
vector < int *> vp( 10 ); c{6!}0Q4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bJ]g2C7`36  
/* --------------------------------------------- */ +o!".Hp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q.t>:`  
/* --------------------------------------------- */ 7Xm pq&g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U/m6% )Yx(  
  /* --------------------------------------------- */ IBC P6[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9n$GeRO  
/* --------------------------------------------- */ %?y ?rt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); & p"ks8"  
N0sf V  
4_8%ZaQ\.?  
a [iC!F2  
看了之后,我们可以思考一些问题: %7Z _Hw  
1._1, _2是什么? y|nMCkuX  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9PVM06   
2._1 = 1是在做什么? M$ `b$il  
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。 7Nw7a;h  
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。 ;-lk#D?n9  
+L!-JrYHS4  
\('8 _tqI"  
三. 动工 ( N~[sf?&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +y>D3I  
eR D?O  
Z+=WgEu1  
jnYFA[Ab  
template < typename T > hUcG3IOBf  
class assignment ot]E\g+!  
  { .KGW#Qk8  
T value; _+S`[:;a  
public : O$E3ry+?  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^UZEdR;  
template < typename T2 > KO<Yc`Fs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H ZIJKk(  
} ; 3lqR(Hh3  
V{O,O,*  
9Y- Sqk+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mrX3/e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Di<KRg1W]}  
* 'WzIk2  
} '.l'%  
#qGfo)  
  class holder ;+g p#&i`  
  { :Oo(w%BD]  
public : /-b)`%Q|Y  
template < typename T > :;t*:iG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b!J21cg<L  
  { j~(rG^T  
  return assignment < T > (t); t(-noy)  
} GN /]^{D  
} ; YBN@{P$  
  _p\  
qg vg MWj  
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: L@2T  
%'nM!7w@I  
  static holder _1; ^<'5 V)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y'&A~/Adf  
`=RJ8u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qa~o'  
而不用手动写一个函数对象。 6&S;Nrg9  
(n05MwKu\  
D+]#qS1q  
CDQ}C=4  
四. 问题分析 jwgXq(  
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。 hW$B;  
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。 V~tq _  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1hw1AJ}(F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aB;syl{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q>] iRx>MZ  
{1;j1|CI  
五. 问题1:一致性 .i>; ?(GH  
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?| dkt'~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mf Dna>,Y  
8rAOs\ys  
struct holder .8S6;xnkC  
  { NOLw119K  
  // 47ra`*  
  template < typename T > _nOJ.G  
T &   operator ()( const T & r) const OW- [#r  
  { 1-r# v  
  return (T & )r; L!Iu\_{q  
} eEePK~%c  
} ; <RS@,  
laG@SV  
这样的话assignment也必须相应改动: l&S2.sC  
1P:r=Rt/  
template < typename Left, typename Right >  AC@WhL  
class assignment o7)<pfif  
  { w$WN` =  
Left l; l)m\i_r:  
Right r; lG/M%i  
public : G.OAzA13!t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eVyXh>b*  
template < typename T2 > 4n @}X-)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zV_U/]y  
} ; 'VcZ_m:  
[,Q(~Qb  
同时,holder的operator=也需要改动: jFY6}WY)}7  
D::$YR ~R  
template < typename T > RO+B/)~0<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 19Xc0ez  
  { m=<Tylv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u[q1]]   
} -B-?z?+(O  
YjN2 ,Xi  
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。 ! /;@kXN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fk@A;22N  
bmgK6OyVR  
return l(rhs) = r; pXf!8X&y  
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。 FtXd6)_S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }CnqJ@>C5  
R("g ]  
template < typename Tp > \>0%E{CR  
class constant_t 99w;Q 2k  
  { QlmZBqK}&  
  const Tp t; 9 ?a-1  
public : dznHR6x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -Zx hh  
template < typename T > 1t haQ"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -\6nT'P  
  { ]#=43  
  return t; H=Rqr  
} PPSf8-MLW  
} ; 9v>BP`Mg  
/HbxY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $zS0]@Dj  
下面就可以修改holder的operator=了 86igP  
~CiVLS H=  
template < typename T > W`_pjld  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vH/ z|<  
  { NBHS   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $Y.Z>I;  
} 7OY<*ny  
iU3)4(R  
同时也要修改assignment的operator() T&Z%=L_Q  
,RIGV[u  
template < typename T2 > Q;{[U!\:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gZ%wm Y  
现在代码看起来就很一致了。 ,_;+H*H>"  
l^aG"")TH.  
六. 问题2:链式操作 RzCC>-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m8'B7|s  
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。 3Z=OUhn9  
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。 [SGt ~bRJ  
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。 Ylbh_ d~BU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RU&,z3LEb  
Gh}k9-L  
template < typename T > ,0 +%ji^V  
struct result_1 V?AHj<  
  { >^}nk04  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WM$)T6M  
} ; ,FR FH8p  
l9"4"+?j<  
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: ,4W| e!  
w#.Tp-AZ;\  
template < typename T > \pI)tnu6'U  
struct   ref NX7(;02  
  { w{uq y]  
typedef T & reference; \l!^6G|c  
} ; \`?#V xz  
template < typename T > .3WDtVE  
struct   ref < T &> pW ]+a0j  
  { P \<dy?nZ  
typedef T & reference; N2:};a[ui5  
} ; `L p3snS  
XQL"D)fw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zwy8 SD'L  
KWtLrZ(j  
template < typename T > rmpx8C Y"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k8fvg4  
  { o=i)s2   
  return l(t) = r(t); +E8 \g  
} )6mx\t  
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。 cx%[hM09  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |O0=Q,<m  
*?jU$&Qpj*  
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 46(Vq|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~5Wr |qg%{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i*3 4/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :&D>?{b0  
最后的布局是: |Y' xtOMX  
                Add U 7mA~t2E  
              /   \ mNkS!(L6  
            Divide   5 L B`=+FD  
            /   \ }G^Bc4@b  
          _1     3 0CXh|AU  
似乎一切都解决了?不。 p\lS ) 9  
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。 'Okitq+O  
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。 ! K? o H  
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: 9>~UqP9  
T&Dt;CSF  
template < typename Right > dm3cQ<0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^]mwL)I}  
Right & rt) const tln*Baq  
  { vd7%#sHH&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); { ?p55o  
} !(\OT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'VA\dpa{J  
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。 ""`> v`\  
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。 e*5TZ7.  
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。 QuFcc}{<]  
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。 'G1~\CT  
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? nLK%5C  
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: jxA`RSY  
O8BxXa@5  
template < class Action > :x e/7-  
class picker : public Action & sbA:xZBA  
  { (lv|-Phc.  
public : RFF&-M]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `P;fD/I  
  // all the operator overloaded i<<NKv8;  
} ; B"N8NVn  
f:5(M@iO.  
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。 O[+![[N2  
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: KQsS)ju  
SI_{%~k*B  
template < typename Right > a<+Qw'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c-nBB  
  { `q Sfo`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lhZWL}l  
} 1B~H*=t4h  
[ bv>(a_,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oQJK}9QR  
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。 9vc3&r  
arf`%9M  
template < typename T >   struct picker_maker {E!"^^0`  
  { 1M&n=s _  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 12)~PIaF  
} ; ju8mO&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =x "N0p  
  { 2!QS&i  
typedef picker < T > result; ?_9cFo59:  
} ; | >xUgpQi  
[~$Ji&Dd  
下面总的结构就有了: $I(2}u?1+d  
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。 #W<D~C[I _  
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。 ]9z{ 95  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;c73:'e  
至此链式操作完美实现。 f:L%th  
uiq)?XUKv  
i|u3Qt5  
七. 问题3 .v [8ie  
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。 Te?UQX7Z}M  
b;\qF&T  
template < typename T1, typename T2 > eK\ O>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ ?['pB  
  { (mXV5IM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kQlXcR  
} "dwx;E  
=]x FHw8A  
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: <rc3&qmd  
P\bW kp0  
template < typename T1, typename T2 > <~# ZtD$G  
struct result_2 `+]9+:tS  
  { !?B9 0(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Qz&I~7aoyV  
} ; ;;BQuG  
+s&+G![  
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? w2y{3O"p=  
这个差事就留给了holder自己。 2GECcx53  
    Mj5=t:MI  
Ni IX^&N1  
template < int Order > N(mhgC<O  
class holder; -[OGZP`8  
template <> *1iJa  
class holder < 1 > drT X  
  { -Zfzl`r  
public : "^~f.N  
template < typename T > o2?[*pa  
  struct result_1 l'-dB  
  { |;{^Mci%  
  typedef T & result; w C]yE\P1  
} ; j<!rc>)2+L  
template < typename T1, typename T2 > 0}$",M!p  
  struct result_2 gsuf d{{  
  { Uj}iMw,  
  typedef T1 & result; ' U{?"FP  
} ; Fc>W]1  
template < typename T > :av6*&+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c_a*{L|c  
  { Bn*D<<{T  
  return (T & )r; `/ix[:}m^  
} Fs_V3i3|L  
template < typename T1, typename T2 > J!%Yy\G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c:"*MM RC  
  { k!O#6Z  
  return (T1 & )r1; n5"rSgUtE  
} JE,R[` &  
} ; Y cE:KRy  
{c|nIwdB  
template <> Ac<V!v71  
class holder < 2 > tUv@4<~,/  
  { hu[=9#''$  
public : wG2lCv`d  
template < typename T > Y>Q9?>}Q  
  struct result_1 vV.'&."g  
  { ^Qz8`1`;Z  
  typedef T & result; /78gXHv  
} ; i>r4Rz!  
template < typename T1, typename T2 > ya{vR* '~  
  struct result_2 ?qYw9XQYL  
  { IJO`"da  
  typedef T2 & result; 5+:b #B  
} ; Qpiv,n  
template < typename T > ~}w(YQy=y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wA) NB  
  { j2deb`GD  
  return (T & )r; //`heFuc]>  
} b_cnVlN[  
template < typename T1, typename T2 > EnA) Rz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  IPa08/  
  { /L'm@8  
  return (T2 & )r2; i68'|4o  
} U2/H,D  
} ; 75wQH*  
IB /.i(  
iyU@|^B"Wa  
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> >。 |uV1S^ !A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1gts=g.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qqQnL[`)C  
FyJI@PZdI-  
return l(i, j) = r(i, j); M kko1T=6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !(F+~,  
ww nc  
  return ( int & )i; [yL %+I  
  return ( int & )j; <%<}];bmFL  
最后执行i = j; I(P|`"  
可见,参数被正确的选择了。 D; H</5#Q  
vTQQ d@  
^2|gQ'7<  
uCF+Mp  
7<x0LW  
八. 中期总结 9fMg?  
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: jpZX5_o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9z\q_ 0&i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !Qjpj KRy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t #MU2b  
-aLBj?N c[  
HI#}M|4n  
6g29!F`y  
 Us k@{  
q`E6hm  
九. 简化 0aSN 8  
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。 EK_NN<So#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TgJx%  
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: %MU<S9k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9 }|Bs=q  
  +-*/&|^等 oiJa1X  
2. 返回引用。 5*[zIKdt2  
  =,各种复合赋值等 b:\I*WJ  
3. 返回固定类型。 4otB1{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p]*$m=t0r  
4. 原样返回。 r.xGvo{iY  
  operator, Vm_y,;/(-R  
5. 返回解引用的类型。  UB&ofO  
  operator*(单目) b.47KJzt  
6. 返回地址。 y&t&'l/m  
  operator&(单目) x`{ni6}  
7. 下表访问返回类型。 [ hm/B`t*e  
  operator[] 4?><x[l2{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &qz&@!`  
  operator<<和operator>> ?{\8!_Gvsl  
u3Z*hs)Z%  
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。 6vro:`R ?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ruS/Yh  
:RzcK>Gub=  
template < typename Left > 5ap}(bO  
struct value_return Y~dRvt0_w  
  { )M#~/~^f+  
template < typename T > <d# 9d.<  
  struct result_1 (3 8.s:-  
  { ?(*KQ#d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {F6hx9?  
} ; Au#(guvm  
0?BT*  
template < typename T1, typename T2 > Ooc,R(  
  struct result_2 Zla5$GM  
  { Ag }hyIl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g}{Rk>k  
} ; 8?W\kf$  
} ; 6aK'%K  
`O.*qs5  
f";70}_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,8;;#XR3  
u Y V=  
下面我们来剥离functor中的operator() j,/OzVm9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w:r0>  
SLSJn))@!  
return l(t) op r(t) L q'*B9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8'Xpx+v  
return op l(t) & oZI. Qeo  
return op l(t1, t2) 9Wb9g/L  
return l(t) op , =IbZ  
return l(t1, t2) op ']u w,b  
return l(t)[r(t)] *ls}r5k2Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SgAY/#  
0h^upB#p  
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: zc'!a"  
单目: return f(l(t), r(t)); )+RGXV p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4fr/ C5M  
双目: return f(l(t)); 1N x%uz  
return f(l(t1, t2)); @'?<9 2A  
下面就是f的实现,以operator/为例 $f_;>f2N  
*hF5cM[  
struct meta_divide ?:s`}b  
  { zbddn4bW9  
template < typename T1, typename T2 > $d:/cN 8E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  &e7yX  
  { D4}WJMQ7s  
  return t1 / t2;  %3KWc-  
} 1'"o; a]k/  
} ; 2!~ j(_TA  
2etcSU(y>  
这个工作可以让宏来做: &1F)/$,v  
_{_LTy%[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nFzhj%Pt;  
template < typename T1, typename T2 > \ OC#oJwC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k^ B'W{  
以后可以直接用 4sSQ nK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !Lb9KDk  
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 Kk!D|NKLC  
(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。。。) r444s8Y  
J *.Nf)i  
tU!"CX  
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 .P# c/SQp  
``1#^ `  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P{)&#HXUVb  
class unary_op : public Rettype 5f=e JDo=x  
  { FxKH?Rl  
    Left l; wDem }uO  
public : bo$xonV@y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b}9K"GT  
Xleoh2&M  
template < typename T > :)q/8 0@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r*>XkM& M  
      { y{? 6U>_  
      return FuncType::execute(l(t)); RB\>$D  
    } bG^E]a/D  
Cm JI"   
    template < typename T1, typename T2 > G- Sw`HHo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e3F)FTG&  
      { A>%fE 6FY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H[*.Jd  
    } . m7iXd{  
} ; *Y9"-C+  
<gZC78}E  
AQbbIngo  
同样还可以申明一个binary_op [ \V]tpl!  
.J%}ROm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b&*^\hY9b  
class binary_op : public Rettype NqkRR$O  
  { ?qHW"0Tjn  
    Left l; gD _tBv  
Right r; lk}R#n$  
public : 'iXjt MX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QP7EPaW  
s8WA@)L  
template < typename T > MGX,JW>L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y_p   
      { g5V9fnb!d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;g^QH r  
    } ?.v!RdM+  
S%Pk@n`z]  
    template < typename T1, typename T2 > 6%U1%;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w{F8]N>0<  
      { cGsP0LkHC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {h&*H[Z z  
    } yIXM}i:  
} ; ^(N+s?  
"0`r]5 5d  
feIAgd},  
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 wx}\0(]Gl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =(Mv@eA"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~)tMR9=wX  
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。 OrPIvP<w@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u`gy1t `  
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。。。 mXz-#Go(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $Fc*^8$ryC  
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)  42Gr0+Mb  
下面是修改过的unary_op qoB   
O *H:CW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MZ=U} &F  
class unary_op }UXj|SY  
  { x@v,qF$K  
Left l; WB6g i2  
  KT{ <iz_  
public : RNRMw;cT  
E0ud<'3<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /B|#GJ\\3  
#c+N}eX{  
template < typename T > QMy;?,  
  struct result_1 *ErTDy(   
  { aZ*b"3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U[U$1LSS  
} ; +'uF3- +WY  
6M"J3\ x  
template < typename T1, typename T2 > dvyE._/v  
  struct result_2 u\^<V)  
  { I y8gQdI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K?-K<3]9f  
} ; 45/f}kvy  
O5Yk=-_m  
template < typename T1, typename T2 > c*~/[:}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wh|[ "U('  
  { C0i:*1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?Sn$AS I  
} %dw-}1X  
BB--UM{7  
template < typename T > %lv2;-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6}C4 SZ  
  { cp0>Euco=  
  return OpClass::execute(lt(t)); XLqS{r~?  
} x"8(j8e  
Ip.5I!h[Xb  
} ; TjD`< k  
|oSyyDYWP  
eK/[jxNO  
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 U QXT&w  
好啦,现在才真正完美了。 .X_k[l9  
现在在picker里面就可以这么添加了: .g(yTA  
e<~uU9 lg1  
template < typename Right > }`5%2iG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fAUtqkB  
  { "uTzmm$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .}SW`R Pk  
} fhMtnh:  
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。 Yx(?KN7V?  
YOGw Q  
K+ufcct  
Y<w2_+(  
yHr/i) c  
十. bind F3H)B:  
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。 SQ>.P  
先来分析一下一段例子 <G2;nvRr  
3t68cdFlz  
2~R"3c+^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z(/jQ=ozQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vB/MnEKR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ua`2 & ;T=  
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。 e{To&gy~  
我们来写个简单的。 jl3RE|M\<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f]T#q@|lE  
对于函数对象类的版本: }`f%"Z  
ZN%$k-2  
template < typename Func > 'V 1QuSd  
struct functor_trait ],qG!,V  
  { ^YenS6`F  
typedef typename Func::result_type result_type; ~`T(mh',  
} ; ZzzQXfA#  
对于无参数函数的版本: iknBc-TLD  
)3h=V^rm  
template < typename Ret > Q&`$:h.~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LtejLCf/  
  { "F"G(ba^  
typedef Ret result_type; !?O:%QG  
} ; z[z'.{;D  
对于单参数函数的版本: p*#SSR9<  
[7|}h/  
template < typename Ret, typename V1 > ;op+~@*!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qO&:J\d  
  { e3) rF5pp  
typedef Ret result_type; F~W*"i+EZ  
} ; ,dzbI{@6  
对于双参数函数的版本: 78dmXOZ'_h  
.Pxb9mW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  EvTdwX.H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e/#4)@]  
  { 1i bQ'bZ  
typedef Ret result_type; *bmk(%g  
} ; A){kitx-i)  
等等。。。 *% Vd2jW/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s) V7$D  
KM< M^l_Q  
template < typename Func > si3i#l&.b_  
struct func_return qi7dcn@d  
  { ?#pL\1"E  
template < typename T > N<"_5  
  struct result_1 c)iQ3_&=  
  { >hB]T%'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YCw^u  
} ; MZv&$KG4m@  
t8]u#bx"?  
template < typename T1, typename T2 > oo- ^BG  
  struct result_2 h-lMrI)U?h  
  { YDs/BF Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cS QUK  
} ; WDE_"Mm  
} ; <mrLld#_:C  
9DKmXL  
$ AG.<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gqZ7Pro.  
uZd)o AB  
template < typename Func, typename aPicker > MT%ky  
class binder_1 s![=F}ck  
  { 5A~w_p*}  
Func fn; 3w!oJB  
aPicker pk; wpx,~`&  
public : )z7. S"U  
GlQ=M ) E  
template < typename T > (t<i? >p  
  struct result_1 g>OGh o  
  { k?|VFh1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ScZ$&n  
} ; N;r,B  
rd%3eR?V  
template < typename T1, typename T2 > d 'x;]#S  
  struct result_2 8V=I[UF.1?  
  { E<-}Jc1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4zJ9bF4  
} ; PM%./  
P4R.~J ;8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /xrt,M@  
nfRo:@  
template < typename T > rUx%2O|qu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Y=T8Gi#  
  { OjrQ[`(E  
  return fn(pk(t)); Y<a/(`  
} ^6J*yV%  
template < typename T1, typename T2 > [h%_`8z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'>X6:  
  { 9Ki86  
  return fn(pk(t1, t2)); .}Bb :*@  
} -cY /M~  
} ; 0A5xG&  
{D`F$=Dlw  
Q6Jb]>g\H  
一目了然不是么? 8ne5 B4  
最后实现bind 6\~m{@  
iDHmS6_c  
,Z MYCl]  
template < typename Func, typename aPicker > ~@itZ,d\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k E6\G}zj  
  { Jv7 @[<$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r~t&;yRv  
} 4XX21<yn  
M7jDV|Go  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R8":1 #&  
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。 c!w4N5aM  
!ZSC"  
十一. phoenix ~a/yLI"'g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !B-&I E?  
`DWzp5Ax  
for_each(v.begin(), v.end(), P d*}0a~  
( B<:i[~`7t  
do_ Hb!Q}V+Kb8  
[ 2uiiTg>  
  cout << _1 <<   " , " xu& v(C9  
] ]*):2%f  
.while_( -- _1), (_<ruwV]`  
cout << var( " \n " ) :Tj,;0#/  
) He j0l^  
); VMen:  
+k8><_vr}  
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: 9;h 1;9sC|  
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 EWH'x$z_q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [gQ~B1O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xvpS%MS  
Oe2Tmvl  
E.6^~'/  
template < typename Cond, typename Actor > { " $2  
class do_while Kpj0IfC,10  
  { @["Vzg!I6"  
Cond cd; y}#bCRy~.A  
Actor act; D }b+#G(m[  
public : eN}FBX#'  
template < typename T > zZ;tSKL  
  struct result_1 G=~T)e  
  { U%w-/!p  
  typedef int result_type; wond>m 3  
} ; ce+\D'q[  
iW)FjDTP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OaU$ [Z'8  
&?zJ|7rh@|  
template < typename T > @iWIgL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p?Yovckm  
  { &Hh%pY"  
  do (`>4~?|+T  
    { oX?2fu-  
  act(t); U R@'J@V#:  
  } 2!&:V]  
  while (cd(t)); 9O}YtX2  
  return   0 ; ,YH^jc  
} IybMO5Mwn  
} ; yKfRwO[ j  
;=UrIA@y;=  
!^`ZHJ-3>;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /*D]4AK  
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。 RQ/X{<lQ)  
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。 !f7}5/YC7v  
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。 7/aJ?:gX  
下面就是产生这个functor的类: q;B-np?U  
'1.T-.4>&  
~>#=$#V   
template < typename Actor > ^dqyX(  
class do_while_actor p|AIz3  
  { S' TF7u  
Actor act; A "S})  
public : :/Sx\Nz78  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )(75dUl  
7b'XQ/rs  
template < typename Cond > `n5|4yaG~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5^P)='0*  
} ; w6#hsRq[C  
i ]F,Y;&|  
/=Q7RJ@P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D ZLSn Ax  
最后,是那个do_ s "*Cb*  
<VgnrqF6:  
ze,HN Fg@>  
class do_while_invoker ,|T   
  { t ;y>q  
public : VCvuZU{<  
template < typename Actor > 7,Z%rqf\)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G}f.fR Y  
  { H!oP!rzEo  
  return do_while_actor < Actor > (act); y4M<L. RO  
} H> _%ZXL  
} do_; +s_@964  
r 97 VX>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O]lWaiR`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q[8L='E  
最后来说说怎么处理break和continue n*bbmG1  
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。 SV8rZWJ  
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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