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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v3ky;~ke  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [10y13  
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, nbECEQ:|B  
m@Vz42g~+  
G'M;]R9EP  
d}Y\; '2,  
  class filler $gv3Up"U  
  { Ac2,A>  
public : p!OCF]r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $k,wA8OZ-  
} ; P~H?[ ;  
N-9Vx#i  
pmIOV~K  
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: !d)Vr5x  
pr) `7VuKp  
Mkj`  
I+4#LR3;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZgzjRa++  
e@ mjh,  
R. (fo:ve>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !'jZ !NFO  
@X?7a]+;8  
3hi0  
hT0[O  
二. 战前分析 ]+ KN9  
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。 L2,.af6+  
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 nhu;e}[>  
2:6W_[7l!  
3b d(.he2u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aWCZ1F  
  /* --------------------------------------------- */ 2YbI."ob  
vector < int *> vp( 10 ); ev'` K=n8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q:5^K  
/* --------------------------------------------- */  mdtG W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n ZbINhls  
/* --------------------------------------------- */ X"k:+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3 i;sB  
  /* --------------------------------------------- */ $1E'0M`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <3)k M&.B  
/* --------------------------------------------- */ sP'U9l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Sk6B>O<:  
zJ $&`=  
'-l.2IUyT  
q^w@l   
看了之后,我们可以思考一些问题: CQANex4&\  
1._1, _2是什么? $SOFq+-T  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 L7`=ec<  
2._1 = 1是在做什么? =] +owl2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N8E  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^cnTZzT#Q  
s0To^I  
_t/~C*=:=  
三. 动工 BI|TM2oa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P{ K;vEp  
\GD\N=?~  
GyZpdp!  
`w_%HVw>"  
template < typename T > f|'0FI  
class assignment 1VR|z  
  { DuMzK%  
T value; 7^7Jh&b)/  
public : X;1yQ |su  
assignment( const T & v) : value(v) {} Za,myuI+  
template < typename T2 > #g/m^8n?s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LS$zA>:  
} ; _G&gF .|  
.e5d#gE0  
;0U*N& f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k1.%ZZMM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4f&"1:  
U&ytZ7iB  
JOz4O  
l8khu)\n4R  
  class holder :(\JY?+w   
  { &1Cs'  
public : %!r.) Wx|2  
template < typename T > d_Jj&:"l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !S%0#d2  
  { 'b0r?A~c=  
  return assignment < T > (t); <F8e?xy  
} PXyv);#Q`  
} ; Ze[,0Y!u&  
?;y-skh  
>C19Kie72  
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: z-qbe97  
*7E#=xb  
  static holder _1; 8{i O#C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K iEmvC  
zu.B>INe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wb>;L@jB7  
而不用手动写一个函数对象。 1_b*j-j  
14"+ctq  
7{]dh+)  
i)'tt9f$  
四. 问题分析 p="0Y<2l  
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。 J?dLI_{ <  
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。 ! Sw=ns7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e_|Z&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4i PVpro  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~8yh,U  
Z+u.LXc|c  
五. 问题1:一致性 51`&%V{daL  
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?| }h=PW'M{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T9I$6HAi  
]BUirJ,2  
struct holder eXMIRus(  
  { =7JSJ98  
  // x. #E3xI  
  template < typename T > gXlcB~!  
T &   operator ()( const T & r) const F(#?-MCs  
  { $btu=_|f  
  return (T & )r; cS'{h  
} EK5$z>k>m  
} ; 0>8w On  
B;?)X&n|X  
这样的话assignment也必须相应改动: %S"85#R5E  
tRpY+s~Fq  
template < typename Left, typename Right > k qL.ZR  
class assignment 7f}uRXBV$A  
  { 8]Tv1Wc  
Left l; P%)r4+at  
Right r; 6Iqy"MQuq  
public : cFt&Efj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hPUAm6 b;  
template < typename T2 > ^Fh*9[Zf$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FuBt`H  
} ; k#zDY*kj  
9(J,&)J  
同时,holder的operator=也需要改动: A[8m3L#k  
E]rXp~AZm  
template < typename T > u5Vgi0}A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TIxOMYy  
  { I`_I^C3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y X^c}t}U  
} l'/`2Y1  
(jA5`4>u  
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。 L2,2Sn*4i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mf3,V|>[\  
GTM0Qvf?  
return l(rhs) = r; W~0rSVD$<z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vMB61 |O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aZ4?! JW.  
kqm(D#  
template < typename Tp > O7Jux-E1C  
class constant_t =`QYy-b X  
  { 50QDqC-]XS  
  const Tp t; ,puoq {  
public : 5, ,~k=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C@6:uiT$  
template < typename T > 7H5VzV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ewU*5|*[  
  { ?W{+[OXs  
  return t; J?w_DQa  
} XZ~kXE;B(  
} ; .Pponmy  
Ba@~:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q $}#&  
下面就可以修改holder的operator=了 \0x>#ygX  
} Xo#/9  
template < typename T > o6px1C:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @T~XwJ~  
  { dazNwn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LN WS  
} u"=]cBRWL6  
j*<J&/luYZ  
同时也要修改assignment的operator() <7VLUk}  
n2bhCd]j<b  
template < typename T2 > iRnjN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 46}U +>  
现在代码看起来就很一致了。 AQUAQZc  
TvDSs])  
六. 问题2:链式操作 x[)-h/&Fh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RJ'[m~yl5X  
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。 dGYR  'x  
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。 .DhI3'Jrl  
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。 @01.Pd   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iHGVR  
A.vAk''(}+  
template < typename T > {&,p<5o  
struct result_1 j|[rT^b@  
  { 9?H$0xZV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SYY x>1;8`  
} ; #QoWneZ  
Wp>t\S~N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 94+^K=lAX  
fA6IW(_bi  
template < typename T > {&n- @$?  
struct   ref zsXgpnlHT  
  { Pp-N2t86#2  
typedef T & reference; 3p=Xv%xd  
} ; E:x@O8F  
template < typename T > ks0Q+YW  
struct   ref < T &> ?Fl}@EA#M  
  { n?fy@R  
typedef T & reference; BA c+T  
} ; KMj\A d  
}#FV{C]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v`Jt+?I  
wHj 1+W  
template < typename T > 9 8|sWI3 B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o1ZVEvp  
  { %^@l5h.lqB  
  return l(t) = r(t); tTy!o=  
} 5v)^4( )  
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。 ,%TBW,>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r >'tE7W9  
o}v<~v(  
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 ~#sD2b` 0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `q-+r1u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z< i }XCE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v0\l~_|H  
最后的布局是: l<+ [l$0#  
                Add ]eKuR"ob0  
              /   \ qS vV |G  
            Divide   5 :hZM$4  
            /   \ ]o<]A[<  
          _1     3 Kz"3ba}KH  
似乎一切都解决了?不。 idYB.]Y(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?:\/-y)Sp  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F0<)8{s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .G[/4h :.  
D5lQ0_IeW  
template < typename Right > xJCx zJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :*}Q/]N  
Right & rt) const >9{?&#]x  
  { SY +0~5E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OT 0c5x  
} I_r@Y:5{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u}iuf_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 G!Zb27u+  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5bLNQz\WJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1p}H,\o  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 oV vA`}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? j L|6i-?!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: = wD#H@h  
/Q;wz!V$  
template < class Action > q 6>eb  
class picker : public Action L BbST!  
  { "N}t =3i$  
public : h^\vk!Q-d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /f#b;qa,  
  // all the operator overloaded OIP]9lM$nC  
} ; A<+Dx  
z%D7x5!,R  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 KoERg&fY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: pp@ Owpb  
V'i-pn2gyu  
template < typename Right > '#+&?6p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0vv~G\yM  
  { 0nb%+],pX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TF8#I28AD  
} ^p3 GT6  
iJzBd7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WWunS|B!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `dZ|Ko%k  
.TGw+E1k  
template < typename T >   struct picker_maker (DiduSJ  
  { ?@'&<o0p#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aD: #AmbJ  
} ; uN`/&_$c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DG;7+2U  
  { gA2Wo+\^bq  
typedef picker < T > result; JIySe:p3  
} ; ^ }7O|Y7  
A8m06  
下面总的结构就有了: 1$&@wG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 L_Ok?9$  
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。 D>7a0p784  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bIU.C|h@  
至此链式操作完美实现。 (7R?T}  
y#GHmHeh  
Cy;UyZ  
七. 问题3 q}LDFsU  
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。  lbHgxZ  
dbby.%  
template < typename T1, typename T2 >  QHNyH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~[%CUc"  
  { )]P(!hW.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,31 ? Aa  
} /s4~Ij`be  
%B$ftsYXmu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: RIMSXue*Ha  
I8bM-k):9R  
template < typename T1, typename T2 > X FS~  
struct result_2 (tg.]q_=u  
  { 0-Mzb{n5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '9}&@;-_  
} ; D4L&6[W  
Bv<gVt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? kOydh(yE  
这个差事就留给了holder自己。 r07u6OA  
    DB|1Sqjsn  
^ptybVo  
template < int Order > JN wI{  
class holder; kvwnqaX  
template <> iHPsRq!  
class holder < 1 > dxX`\{E  
  { ]h S:0QE  
public : m4/qxm"Dx:  
template < typename T > Vm%G q  
  struct result_1 ~F,~^r!Jtu  
  { aKj|gwo!  
  typedef T & result; b? ); D  
} ; ]RT  
template < typename T1, typename T2 > s 47R,K$  
  struct result_2 G Aj%o]}u  
  { D;R~!3f./b  
  typedef T1 & result; /QQRy_Z1)  
} ; /PwiZ A3sA  
template < typename T > %/A>'p,~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KfiSQ!{  
  { ?#z$(upQ  
  return (T & )r; Py;5z  
} 6}6Q:V|  
template < typename T1, typename T2 > *)E${\1'<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d"FB+$  
  { G0 )[(s  
  return (T1 & )r1; V ?Jy  
} $S#Z>d*1!  
} ; 4A2}3$c9  
\ptO4E  
template <> D kWp  
class holder < 2 > J+P<zC  
  { ga +, P  
public : ]d1'5F][H  
template < typename T > "-&K!Vfs  
  struct result_1 y RxrfAdS  
  { jSp&\Wjb  
  typedef T & result; j.&dHtp  
} ; t(3f} ?  
template < typename T1, typename T2 > 2_wue49-l  
  struct result_2 e4z~   
  { D>5)',D8xi  
  typedef T2 & result; z206fF  
} ; ia5%  
template < typename T > vqeH<$WHvy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *p(_="J,  
  { RhowhQ)G  
  return (T & )r; \foThLx  
} bN_e~z  
template < typename T1, typename T2 > )k(K/m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X~r9yl>  
  { LACrg  
  return (T2 & )r2; o ]*yI[\  
} FsED9+/m  
} ; !/p|~K  
)J 'F]s  
lq9|tt6Z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xrg"/?84  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Cu+p!hV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sx#O3*'>1  
0S5xmEzop  
return l(i, j) = r(i, j); |Y!^E % *  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Wr[LC&  
zx$YNjeV  
  return ( int & )i; M+&~sX*a  
  return ( int & )j; {?yVA  
最后执行i = j; ixy:S1 pI  
可见,参数被正确的选择了。 K\}qY dPF  
{'P?wv  
=H-BsX?P  
NxH%%>o>  
n%2c<@p#  
八. 中期总结 9R+ qw  
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: !K.)Qr9V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CC6]AM(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。 ZdhA:}~^E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cs]\3R|D`  
 ^~B#r#  
d<] eJ{  
{Y+e|B0  
_B&;z $  
Yg!fEopLb  
九. 简化 )CH\]>-FO  
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~t%GIg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YFcMU5_F  
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: &x.5TDB>%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o -x=/b  
  +-*/&|^等 9-Qu5L~  
2. 返回引用。 Ta8lc %0w3  
  =,各种复合赋值等 % Q93n {?  
3. 返回固定类型。 ,[|i^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z9Y}[ pN  
4. 原样返回。 /z1-4:^`A[  
  operator, *6(/5V  
5. 返回解引用的类型。 [ { F;4> g  
  operator*(单目) -<\hcV`&  
6. 返回地址。 K?S5C8  
  operator&(单目) V'N]u (^  
7. 下表访问返回类型。 #FGj)pu  
  operator[] & @ $D(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `cmzmQC  
  operator<<和operator>> P#KT lH  
]D>\Z(b  
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。 H"JzTo8u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xCU pMB7  
n~yhX%=_Du  
template < typename Left > t; #D,gx  
struct value_return =6, w~|W  
  { lt C  
template < typename T > U)S!@ 2(4  
  struct result_1 > 8!9  
  { c_6~zb?k+m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h],l`lT1\  
} ; }(UU~V  
;`Wh^Qgi  
template < typename T1, typename T2 > }@A{'q5y  
  struct result_2 V*+Z=Y'  
  { IDt7KJ@hc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $0 ~_)$i :  
} ; ^,fMs:  
} ; u3vw[k  
$gcC}tX  
YLNJ4nE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hLSas#B>  
O&PrO+&  
下面我们来剥离functor中的operator() D7,{p2<2T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &Y8S! W@4  
d+6-ten  
return l(t) op r(t) qJJ~#W)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &Ht5!zuW,  
return op l(t) :&=`xAX-  
return op l(t1, t2) 7,D6RP(b  
return l(t) op ^14a[ta/'  
return l(t1, t2) op -*0U&]T  
return l(t)[r(t)] |s[k= /~"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5l /EZ\q  
w;DRC5V>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: g5hMZPOmP  
单目: return f(l(t), r(t)); K2oyHw<mk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s#C~HK  
双目: return f(l(t)); uU`Mq8) R  
return f(l(t1, t2)); FP h1}qS  
下面就是f的实现,以operator/为例 wb (quu  
k9o LJ<.k  
struct meta_divide A:Kit_A  
  { r=^?  
template < typename T1, typename T2 > J*r%b+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hT$/B|  
  { CoQ<Ky}*  
  return t1 / t2; r| 0wIpi6Q  
} :"~n` Q2[  
} ; C1SCV^#  
$n9Bp'<  
这个工作可以让宏来做: {-e|x&-  
T.#Vma  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L 3^+`e  
template < typename T1, typename T2 > \ 5(&'/U^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~&T%u.u 7  
以后可以直接用 lX|d:HFtP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YhFd0A?]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;=E!xfp5U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) . KzU7  
}E](NvCq  
tG(!d$^  
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 5"I8ric  
.7M :AS>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s&~i S[  
class unary_op : public Rettype rIZ^ix-N  
  { Q\[2BJo/  
    Left l; :PF6xL&  
public : u40<>A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?*2Uw{~}  
Jde@T h  
template < typename T > `oGL==  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kF29~  
      { O7D61~G]  
      return FuncType::execute(l(t)); k_hs g6Ur.  
    } 1o%E(*M4I  
!JWZ}u M6  
    template < typename T1, typename T2 > zKX|m-i|2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t*{BN>B  
      { ~_Q1+ax}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l#k&&rI5x.  
    } -"MB(`  
} ; 2qxede  
E-J<%+  
>,)tRQS  
同样还可以申明一个binary_op l.`f^K=8  
i"J`$u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &R;Cm]jt  
class binary_op : public Rettype K \_JG $(9  
  { xY94v  
    Left l; OX[pK_:`l  
Right r; $~FnBD%|{  
public : "-a CF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # 8fq6z|JZ  
@Rp#*{  
template < typename T > Nr#" 5<W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rwSmdJ~  
      { sxFkpf_h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `37$YdX  
    } CFyu9Al  
7ajkp+E6  
    template < typename T1, typename T2 > .`Rju|l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Gkmk?x`A  
      { .1#G*A|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z%\*\6L)  
    } #<EMG|&(  
} ; >0Gdxj]\  
=!{ E!3>*D  
Qq*Ks 5   
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 C.Ty\@U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \1R<GBC4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QkU6eE<M*  
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。 _q<Ke/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1'Y7h;\~\  
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。。。 QdtGFY4f,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HyKv5S$  
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) [) S&PK  
下面是修改过的unary_op MWZH-aA(.  
O{w'i|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gyf9D]W  
class unary_op T\b-<Xle  
  { lbUUf}   
Left l; nOj0"c  
  # )]L3H<  
public : YR/%0^M'0  
6h%_\I.Z[[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /_.1f|{B  
?f'iS#XL  
template < typename T >  mX&!/U  
  struct result_1 5KIlU78  
  { $2'Q'Mx[gd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v3 ]mZ}W$  
} ; wi$,Y. :  
^DH*\ee  
template < typename T1, typename T2 > czu?]9;^ Z  
  struct result_2 W34_@,GD  
  { .&2Nm&y$ K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )o%sN'U,1  
} ; Lk>o`<*  
~"8D]  
template < typename T1, typename T2 > MQvk& AX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s !XJ   
  { <yxy ;o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K 0Gm ?(  
} 6Ud6F t6  
[ 30ta<-  
template < typename T > yZcnky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oi-= Fp  
  {  A4  
  return OpClass::execute(lt(t)); $-ICTp  
} [JyhzYf\   
o~J~-$T{  
} ; dJ&f +  
Ka+N5 T.f  
'%y5Dh  
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 eb#p-=^KP  
好啦,现在才真正完美了。 +u\kTn  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8 LH\a.>  
)Lb?ZXT3  
template < typename Right > 2vh@KnNU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UZJ<|[  
  { +pG[ [}/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0LD$"0v/C3  
} L=#nnj-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 = iXHu *g  
wJMk%N~R:  
}eq*dr1`  
'Tbdo >y  
8K@>BFk1.  
十. bind w8iXuRv  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /*kc|V  
先来分析一下一段例子 i2&I<:  
J@lQzRqRb  
"eG@F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s=[T,:Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J_`a}ox  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,:=g}i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4];<` %  
我们来写个简单的。 ?4%@"49n X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7,7-E&d  
对于函数对象类的版本: T:=ST3#m  
YU,fx<c  
template < typename Func > WNo7`)Kx  
struct functor_trait g)L<xN8  
  { ;m#_Rj6  
typedef typename Func::result_type result_type; Hn sPXF'8g  
} ; %Kzu&*9Hb  
对于无参数函数的版本: !=bGU=^  
d\-v+'d*+  
template < typename Ret > vTsMq>%,<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C/#?S=w`4  
  { qe2@bG%2+F  
typedef Ret result_type; U uEm{  
} ; O<()T6  
对于单参数函数的版本: ^ /ZNdwx  
rd1EA|T  
template < typename Ret, typename V1 > A{%LL r:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gN; E}AQt  
  { M REB  
typedef Ret result_type; >UnLq:G  
} ; a^g}Z7D'T  
对于双参数函数的版本: Z9q1z~qSQ  
ac%x\e$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L ARMZoyi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k@P?,r  
  { szUJh9-  
typedef Ret result_type; *-X`^R  
} ; 5$&',v(  
等等。。。 utU ;M*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5Zuk`%O  
^GnR1.ux  
template < typename Func > aIo%~w  
struct func_return +FH@|~^O  
  { aNUM F  
template < typename T > 45Lzq6  
  struct result_1 oq9gFJG(  
  { &G)/i*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nSp OTQ  
} ; V;d<S@$  
95mwDHbA  
template < typename T1, typename T2 > j~Mx^ivwj  
  struct result_2 *:?XbtIK u  
  { `_e5pW=:>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2$b JMx>  
} ; ,wZq ~; 2  
} ; 4ufT-&m};s  
/BwG\GhM  
8Om4G]*|,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XwIhD  
 PckAL  
template < typename Func, typename aPicker > NtNCt;_R7  
class binder_1 >Z>s R0s7  
  { xbz O' C  
Func fn; wufQyT`  
aPicker pk; S;j"@'gz9  
public : Ui'*$W]v  
?OFfU  4  
template < typename T > 8&SW Q  
  struct result_1 Q})&c.L  
  { QYps5zcn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \Nj#1G  
} ; L),r\#Y(v  
{__NVv  
template < typename T1, typename T2 > }b^x#HC  
  struct result_2 vG:S(/\>  
  { V;"Rp-`^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !b?cY{  
} ; K!(hj '0.  
+z<GycIc?K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "~q~)T1Z  
70{B/ ($  
template < typename T > yCwe:58  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :xk+`` T  
  { r-No\u_  
  return fn(pk(t)); r<B pX["  
} &q +l5L"  
template < typename T1, typename T2 > C=t9P#g*.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :qj7i(  
  { p@U[fv8u  
  return fn(pk(t1, t2)); ]U&<y8Q_6  
} ~Rw][Ys  
} ; +1^L35\@  
y?Pw6;e.  
{a ]u  
一目了然不是么? O7m-_#/\   
最后实现bind EFv^uve  
y"k %Wa`*  
yIg^iZD  
template < typename Func, typename aPicker > ji<(}d~L*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :mhO/Bx  
  { N]-skz<v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >z7 3uKA(  
} ^O!;KIe{g  
TLq^5,qG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6?a z  
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。 .yHi"ss3  
=t %;mi,M  
十一. phoenix GK [Hs 1/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Jv kTfTE7  
#'n.az=1  
for_each(v.begin(), v.end(), BS%pS(  
( e ^ZY  
do_ |Mgzb0_IiQ  
[ ^fE8|/]nG9  
  cout << _1 <<   " , " $xis4/2  
] yb,$UT"]  
.while_( -- _1), i(kx'ua?  
cout << var( " \n " ) <o/lK\>  
) GI>(S  
); [=cYsW%WG  
Awr(}){  
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: @"H7Q1Hg!*  
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 g_rk_4]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (\nEU! Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OI kjO}/7  
K"ly\$F  
@>&b&uj7T  
template < typename Cond, typename Actor > x~F YG  
class do_while 7a=ul:  
  { 0`Uw[Er&  
Cond cd; =Y*@8=V  
Actor act; >M0^R} v  
public : <[$a7l i  
template < typename T > z#lIu  
  struct result_1 *=tA},`\7  
  { ZQn>+c2%!  
  typedef int result_type; BAi`{?z$<  
} ; FAX[| p  
}z,9!{~`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eZD"!AT  
gX*j|( r  
template < typename T > {R"mvB`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yj'"Wg  
  { (EjlnG}5l  
  do Z?'?|vM  
    { ,/kZt!  
  act(t); g~U<0+&yw%  
  } cP\ZeG#<  
  while (cd(t)); !tb!%8{~  
  return   0 ; |oSqy  
} gyegdky3  
} ; ryqu2>(   
 S9^S W3  
3Pp+>{2_?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Wf-XH|j[  
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。 \.>7w 1p  
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。 zF|c3ap  
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。 CH q5KB98+  
下面就是产生这个functor的类: 7]ySj<1  
X&i;WI  
Db  !8N  
template < typename Actor > IusZYB  
class do_while_actor lr?SL\D  
  { r4<As`&  
Actor act; Q [C26U  
public : R_>.O?U4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T8%!l40v  
An^)K  
template < typename Cond > !\'H{,G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pvb&vtp  
} ; ?\(qA+iP0  
x+ER 3wDD@  
mSvSdKKKlI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ijvDFyN>  
最后,是那个do_ =qpGAv_#  
5 8 7;2  
!0P:G#o-$  
class do_while_invoker UFu0{rY_  
  { 9 W|'~r  
public : .p> ".q I  
template < typename Actor > )=`DEbT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <&2<>*/.y  
  { }fv7WhQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); l9OpaOVfJ  
} t\'MB  
} do_; sC.r$K+k5  
4_sJ0=z-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e6mm;@F>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 12?!Z  
最后来说说怎么处理break和continue gat;Er  
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。 >)G[ww[  
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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