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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _eLWQ|6Fx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ql?^ B SqG  
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, n$m"]inX  
~Lfcg*  
P[t$\FS  
-6Tk<W  
  class filler @|bP+8oU  
  { g|PC$p-z+  
public : 0f ER*.F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F{k+7Ftc  
} ; 1|,Pq9  
gG54:  
 Gt9wR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^SEdA=!  
WUAJjds  
g. %  
"rXOsX\;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;??ohA"{5  
NGjdG=,  
;D ~L|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lfk9+)  
n)8Yj/5  
b syq*  
G,&%VQ3P>  
二. 战前分析 8F;>5i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zIQzmvf  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _BnTv$.P  
E]^5I3=O  
lD;'tqaC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F-n"^.7  
  /* --------------------------------------------- */ e^).W3SK]  
vector < int *> vp( 10 ); cu#e38M&eE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]/]ju$l9Z  
/* --------------------------------------------- */ ,S[K{y<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )"@t6.  
/* --------------------------------------------- */ y_F}s9wj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?4PQQd  
  /* --------------------------------------------- */ {I%y;Aab8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jigs6#  
/* --------------------------------------------- */ .R 44$F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t[.W$1=  
U` R;P-  
Ru%|}sfd  
`ZHP1uQ<  
看了之后,我们可以思考一些问题: <v]9lw'  
1._1, _2是什么? 4h 5_M8I  
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。 $]d*0^J 6  
2._1 = 1是在做什么? ^Uw[x\%#gD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p|6v~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~JZ3a0$^  
l_FGZ!7  
 SVP:D3)  
三. 动工 \Z5 +$Ij  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )&NAs  
t\U$8l_;  
2iXoj&3e  
#Olg(:\  
template < typename T > <SXZx9A!  
class assignment +Al>2~  
  { 4yV].2#rl"  
T value; .e[Tu|qo  
public : Q/_#k/R  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4~?2wvz G4  
template < typename T2 > .{dE}2^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gzfbzt}?  
} ; H9"=  p  
oC dGQ7G}  
T@+ClZi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OS7R Qw1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +!>LY  
dBEIMn@  
MB$a82bY  
'% 4P;HO  
  class holder vgPUIxB@  
  { c;!g  
public : Vb6K:ZnF  
template < typename T > P;foK)AM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i&tsYnP2  
  { 4_Rdp`x#J  
  return assignment < T > (t); VK .^v<Yo  
} w-FnE}"l  
} ; ySX/=T:<;  
IlZu~B9c  
IvU{Xm"qB  
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: L4974E?S  
UOI^c  
  static holder _1; fp !:u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L=A\ J^%  
X\2_; zwf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @@pq 'iRn  
而不用手动写一个函数对象。 ~ l )t|'6  
$+VgDe5{S  
7c1+t_Ew  
8GB]95JWwp  
四. 问题分析 G\rj?%  
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。 rZC3\,W  
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。 ;w6s<a@Zh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uCUu!Vfeg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c8Pb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jPwef##~7  
aPBX=;(  
五. 问题1:一致性 JieU9lA^&B  
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?| B3b,F#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `ut)+T V  
}brr ) )  
struct holder h%b hrkD  
  { Qilj/x68  
  // g5}7y\  
  template < typename T > FN{/.?w(  
T &   operator ()( const T & r) const >ZCo 8aK  
  { cIZc:   
  return (T & )r; FLbZ9pX}  
} Y^eX@dE FR  
} ; u~Lu<3v  
HYIRcY  
这样的话assignment也必须相应改动: ~{QEL2  
.ev\M0Dt  
template < typename Left, typename Right > n&7@@@cA  
class assignment Fzs>J&sY&  
  { Ru7L>(Njs  
Left l; Yf (im  
Right r; ~I)uWo  
public : F ?mA1T>x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yk7"XP[Y  
template < typename T2 > twbcuaCTW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7+8bL{  
} ; XARSGAuw  
$MT}l  
同时,holder的operator=也需要改动: kgc.8  
pGk"3.ce  
template < typename T > eiB(VOJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q<'@V@H  
  { |>JmS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 24|<<Xn  
} ; $6x=uZ  
S~&\o\"5  
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。 E!YmcpCl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {d}26 $<$]  
R<j<. h  
return l(rhs) = r; N l|^o{#  
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。 z|%Bh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q0SW;o7  
XPVV+.  
template < typename Tp > g^n;IE$B  
class constant_t w%~qB5wF6  
  { Zjt9vS)  
  const Tp t; ;qG1r@o  
public : V<W02\Hs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6=BZ~ed  
template < typename T > P=pY8X:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |+mOH#Aty  
  { wLSjXpP8  
  return t; G4);/#  
} ;>/ipnx  
} ; /MqP[*L  
w*2^/zh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $l43>e{E  
下面就可以修改holder的operator=了 v['AB4  
af^@ .$ |  
template < typename T > Yoe les-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nO:HB.&@  
  { X@eg<]'m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W9+h0A-  
} y8D 8Y8B  
* T\>  
同时也要修改assignment的operator() $uTlbAuv  
X%35XC.n  
template < typename T2 > & ]%\.m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } - YAO3  
现在代码看起来就很一致了。 _we3jzMW  
B*BHF95!  
六. 问题2:链式操作 K.r!?cfv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mR6E]TuM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 P69>gBZYD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s|KfC>#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D~7%};D[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y#nSk% "t"  
y!BB7cK6  
template < typename T > n<+~ zQ  
struct result_1 iF+S%aPd#  
  { k~ZBJ+ 94  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dvxf lLd @  
} ; %!D_q ~"H  
>Ziy1Dp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6J]~A0vsi}  
V9gVn?O0  
template < typename T > i"KL;t[1  
struct   ref AwA1&mh  
  { ul}4p{ m[  
typedef T & reference; vN' VDvVM  
} ; O} (E(v  
template < typename T > J1& A,Gb  
struct   ref < T &> kS[Dy$AB/2  
  { ;q'DGzh  
typedef T & reference; y K=S!7p\  
} ; |\rSa^:5  
+i2YX7Of  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }q/(D?  
pEJ#ad  
template < typename T > =nw,*q +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YcEtgpz@  
  { }isCv b  
  return l(t) = r(t); 55(J&q  
} WNl&v]   
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。 Ae3,W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t4C<#nfo  
<[esA9.]t  
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 G!-7ic_4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Hs.6;|0%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p`pg5R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M P_A<F  
最后的布局是: |2[S/8g!  
                Add 70d] d+M|  
              /   \ AfuXu@UZ_/  
            Divide   5 \=$EmHF  
            /   \ zK[ 7:<  
          _1     3 5/zf x  
似乎一切都解决了?不。 Cca~Cq[%*(  
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。 ;*n_N!v  
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。 pE~9o 9  
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: $@5%5  
rDK;6H:u{  
template < typename Right > $:T<IU[E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *vRNG 3D/  
Right & rt) const dx k;@Tz  
  { 0EcC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t$ACQ*O  
} tCd{G c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5@GD} oAn6  
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。 TW'E99wG  
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&m#d  
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。 Mb2:'u [  
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。 -G(3Y2  
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? l{M;PaJ`}  
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: )Ix-5084  
@>qx:jx(-S  
template < class Action > /5L'9e  
class picker : public Action UIC\CP d  
  { +,ZU TG  
public : H5 p}Le  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hr )+Pk  
  // all the operator overloaded @&!=m]D*  
} ; U)O?| VN^o  
Gp?ToS2^d  
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。 &/J.0d-*``  
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: xl1L4R)6D  
lQ=&jkw  
template < typename Right > chvrHvByS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4*@G&v?n  
  { .( TQ5/ ~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z v L>(R  
} 12%z3/i  
Bt |9%o06l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4GMa5]Ft  
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。 0A #9C09  
c,3'wnui  
template < typename T >   struct picker_maker 0})7of  
  { xI.Orpw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `'A(`. CL  
} ; CF4Oh-f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _WRR 3  
  { 4Zv.[V]iOO  
typedef picker < T > result; kxr6sO~  
} ; :,xyVb+  
^P3g9'WK  
下面总的结构就有了: }a #b$]Y  
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。 .!7Fe)(x  
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。 $M}k%Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Mhu53DT  
至此链式操作完美实现。 P;HVLflu  
al3BWRq'f  
+SZ%&  
七. 问题3 L V[66<T  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4U LJtM3  
?9wFV/  
template < typename T1, typename T2 > SG(%d^x`R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fY)4]=L  
  { `g4Ekp'Rp[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pQ[o3p!&9  
} !_^ {udB}  
!9e\O5PmO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: '0])7jq  
LP0;n\  
template < typename T1, typename T2 > 6.`}&E  
struct result_2 !R] CmK  
  { <ZHY3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lzr>WbM{{p  
} ; :$GL.n-?  
m-Z'K_oQ  
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? c1)BGy li  
这个差事就留给了holder自己。 4acP*LkkQ  
    9" }^SI8  
$,z[XM&9)  
template < int Order > LoV*YSDAY  
class holder;  9:K  
template <> #um1?V  
class holder < 1 > /q*Qx )y+1  
  { Yq)YS]  
public : m&8U4uHN  
template < typename T > s$DT.cvO  
  struct result_1 K 8yyxJ  
  { + aXk^+~j  
  typedef T & result; Hd=D#u=A4{  
} ; @2%VU#!m  
template < typename T1, typename T2 > t`Y1.]@U  
  struct result_2 Lv,ji_  
  { R5'Z4.~  
  typedef T1 & result; v4,syd*3|V  
} ; kw}ISXz v  
template < typename T > 9Ww=hfb5UW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *'`3]!A  
  { ~' Qpf 8)  
  return (T & )r; ^%4( %68  
} 5wE !_ng>|  
template < typename T1, typename T2 > &ESR1$)'P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @LkW_  
  { ![X.%  
  return (T1 & )r1; ]Nd'%M  
} SCI-jf3WN  
} ; 56O<CgJF<  
)z4kP09  
template <> !5' 8a5  
class holder < 2 > I ")"s  
  { @$b+~X)7  
public : &]"_pc/>m  
template < typename T > go%X%Os]  
  struct result_1 nkCRe  
  { ./BP+\)l O  
  typedef T & result; v%l|S{>(  
} ; *`pec3"  
template < typename T1, typename T2 > T0np<l]A  
  struct result_2 w'!}(Z5X?  
  { 1,;qXMhK`;  
  typedef T2 & result; No92Y^~/  
} ; OL mBh3&  
template < typename T > ;hfG$ {l;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |+4E 8;4_  
  { 31o7R &v  
  return (T & )r; [}xIg8  
} 9>$%F;JP44  
template < typename T1, typename T2 > |qudJucV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w4< u@L  
  { qdkTg:QJ,  
  return (T2 & )r2; M;Mdz[Q  
} Bc9|rlV,  
} ; sJYKt   
0or6_ y6  
 h?pGw1Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2sd=G'7!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b09#+CH?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RAx]Sp Q-S  
r^o}Y  
return l(i, j) = r(i, j); 6Nd_YX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UgP=k){  
FDGKMGZ  
  return ( int & )i; /+JP~ K  
  return ( int & )j; Zkb,v!l  
最后执行i = j; -"JE-n  
可见,参数被正确的选择了。 )V+Dqh,-g  
:EldP,s#x%  
,9l!fT?iH  
'$L= sH5  
<&m  
八. 中期总结 3Ns:O2|  
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: /*R' xBr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G3?a~n^b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s)7`r6w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~pBxFA  
/RULPd PH  
k^%TJ.y@  
 ;;"c+  
DrCfC[A~]  
nrD=[kc!w  
九. 简化 jQwg)E+o;  
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。 v'Py[[R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^MWW,`  
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: &B5 Rzz-'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $}h_EI6hS  
  +-*/&|^等 qpEC!~ y  
2. 返回引用。 MvjwP?J]  
  =,各种复合赋值等 r'JK$9  
3. 返回固定类型。 >,Swk3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T.Y4L  
4. 原样返回。 TX5/{cHd  
  operator, zm^p7&ak$  
5. 返回解引用的类型。 c.me1fGn  
  operator*(单目) 6`$z*C2{  
6. 返回地址。 FVLA^$5c  
  operator&(单目) x?k |i}Q  
7. 下表访问返回类型。 bA9dbe  
  operator[] c$Nl-?W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8w@jUGsc  
  operator<<和operator>> l=OC?d*m  
>a] s  
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-y-7PW*~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oO9iB:w  
PL B=%[  
template < typename Left > ++RmaZ  
struct value_return sVl:EVv  
  { 5<ya;iK  
template < typename T > 9mtC"M<   
  struct result_1 o>k-~v7  
  {  u^eC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _"e( ^yiK  
} ; vH:+  
KB-#):'  
template < typename T1, typename T2 > HQ#L |LN  
  struct result_2 gRd1(S  
  { 7^}Z%c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ea;c\84_N  
} ; Tf]VcEF  
} ; I)4|?tb ?  
z&G3&?Z  
bX1! fa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #[ rFep  
u6&Ixi/s'  
下面我们来剥离functor中的operator() j:<T<8 .o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sU3V)7"  
Yy:sZJ  
return l(t) op r(t) [~H`9Ab=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :z5I bas:  
return op l(t) |vE#unA  
return op l(t1, t2) ]V7hl#VO  
return l(t) op *>H'@gS  
return l(t1, t2) op 4>eg@sN  
return l(t)[r(t)] pv.),Iv-68  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \A"a>e  
9jFDBy+  
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: L.&Vi"M <@  
单目: return f(l(t), r(t)); Gi_X+os  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~x#-#nuh"  
双目: return f(l(t)); ep1Ajz.l  
return f(l(t1, t2)); g(/O)G.  
下面就是f的实现,以operator/为例 )n61IqrW  
c^UM(bW  
struct meta_divide Tfs9< k>G#  
  { j[ YTg]  
template < typename T1, typename T2 > 9_^V1+   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 78A4n C  
  { +K4v"7C V  
  return t1 / t2; m`6`a|Twp$  
} 5w%9b  
} ; 6EGEwx  
3Jit2W4  
这个工作可以让宏来做: Xq$0% WjG  
c=mFYsSv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4h@of'  
template < typename T1, typename T2 > \ g5]DA.&(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *\5H\s9<  
以后可以直接用 blS4AQ?b^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A}}t86T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O$ oN1  
(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。。。) ;L{y3CWT  
$9b6,Y_-  
Yhdt8[ 2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :njUaMFoMA  
%[;KO&Ga  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T3 /LUm  
class unary_op : public Rettype V3nv5/6  
  { 7[,f;zG  
    Left l; unB "dE  
public : XX+rf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Pn`V{a  
W# /Ol59  
template < typename T > F.w#AV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,*#M%Pv1t  
      { z(a:fL{/XG  
      return FuncType::execute(l(t)); g7ROA8xu  
    } P,], N)  
D{}\7qe  
    template < typename T1, typename T2 > &Vm[5XW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .5zJ bZ9  
      { m)2U-3*iX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]5L3[A4Vu  
    } ;#Nci%<J\  
} ; 4WnxJ]5`  
g9Ll>d)tE3  
L32ki}2  
同样还可以申明一个binary_op OuH]Y70(  
[! o -F;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kE|#mI[>  
class binary_op : public Rettype ot6 P q}  
  { ;bbEd'  
    Left l;  ,1kV9_x  
Right r; !pXz-hxKT  
public : (\_d'Js(;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r +fzmb  
3s Nq3I  
template < typename T > "*WXr$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Sr}2@>  
      { HyMb-Us  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sJvn#cS  
    }  )BB a  
C <)&qx3  
    template < typename T1, typename T2 > Ved:w^ ,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F!<x;h(  
      { 8hY)r~!b'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G 0 yt%qHE  
    } x]M1UBnMN  
} ; }9dgm[C[b  
DKH9 O  
&0TheY;srf  
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 K!mgh7Dx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ' ga2C\)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HBu>BSv:  
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。 r~t7Z+PXF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XDQ1gg`  
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。。。 YKk%;U*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _XtY/7n  
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) <k1gc,*  
下面是修改过的unary_op 4 n( f/  
W525:h52{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pQi -  
class unary_op ZG|T-r;~  
  { c9'b `#'  
Left l; Ws@s(5r  
  9p<l}h7g  
public : ??;[`_h{bz  
}Q_i#e(S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R(fR1  
vY koh/(/u  
template < typename T > Dr<Bd;)  
  struct result_1 u8QX2|  
  { "M]]H^r5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `pr,lL  
} ; Z$@Nzza-  
I`l< }M  
template < typename T1, typename T2 > hGLBFe#3  
  struct result_2 dX*PR3I-3  
  { !k) ?H* ^@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :gn!3P}p?  
} ; *np|PyLP:  
'u~use"  
template < typename T1, typename T2 > ty ?y&~axk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AmHIG_'  
  { Rz<fz"/2<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #Bjnz$KB  
} Qpc>5p![3  
D]REZuHOI  
template < typename T > t s&C0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y`v&YcX;  
  { %!RQ:?=  
  return OpClass::execute(lt(t)); lDzVc`c  
} d!cx%[  
5{UGSz 1  
} ; GzX@Av$  
S6uBk"V!  
lK0coj1+  
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 coBxZyM 1}  
好啦,现在才真正完美了。 3$TpI5A  
现在在picker里面就可以这么添加了: L '=3y$"],  
|ONOF  
template < typename Right > }N NyUwFa  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tQ"PCm  
  { Sk xaSJ"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #+$z`C`  
} Bs*s8}6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8in8_/x  
rQF%;  
:HC{6W`$  
q :gH`5N  
>*&[bW'}?  
十. bind '"6VfF)*  
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。 ^B<jMt  
先来分析一下一段例子 c8'?Dd  
;XjKWM;  
TSeAC[%pL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3't?%$'5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IlY,V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TX;|g1K  
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。 h4U .wk  
我们来写个简单的。 TA*49Qp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MEE]6nU  
对于函数对象类的版本: Mppb34y  
.[7m4iJf  
template < typename Func > $%/Zm*H  
struct functor_trait 1mf_1spB  
  { ~b e&T:7.  
typedef typename Func::result_type result_type; `#~@f!';  
} ; 7J)-WXk  
对于无参数函数的版本: /}V9*mD2  
C]}0h!_V  
template < typename Ret > ?U&onGy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mY-r:  
  { l`d=sOB^  
typedef Ret result_type; 9,4a?.*4~  
} ; Bi]%bl>%  
对于单参数函数的版本: lPjgBp{/  
w!Z3EA;`  
template < typename Ret, typename V1 > ]>!]X*\9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U`D"L4},.  
  { H&I 0\upd  
typedef Ret result_type; /IgTmXxxj  
} ; QJxcH$  
对于双参数函数的版本: :wMZ&xERDZ  
Upf1*$p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3N?uY2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #+XKfumLk  
  { f"/NY6  
typedef Ret result_type; w$1.h'2  
} ; p0b&CrALx  
等等。。。 $uboOfS83G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7#Mi`W  
]itvu:pl%  
template < typename Func > UJO+7h'  
struct func_return @>da%cX  
  { k(et b#  
template < typename T > !r$/-8b  
  struct result_1 oo`mVRVf  
  { R5Ti|k.~Y"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KY@k4S+  
} ; o4d>c{p  
)x]/b=m  
template < typename T1, typename T2 > /Z-|E  
  struct result_2 'M&`l%dIPf  
  { )U5AnL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Dp>/lkk.  
} ; U<Ag=vsZE  
} ; V;.=O}Lr  
/6g*WX2P1  
5<9}{X+@o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o d!TwGX  
,w c|YI)E  
template < typename Func, typename aPicker > ! @|"84  
class binder_1 K@+&5\y]  
  { (Ys 0|I3  
Func fn; ^,,|ED\M{m  
aPicker pk; &6h,'U  
public : eP6>a7gc  
`g3H; E  
template < typename T > hX8;G!/  
  struct result_1 ~u.CY  
  { RxcX\:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s(-$|f+s  
} ; a&9+<  
-K PbA`j+  
template < typename T1, typename T2 > TEv3;Z*N  
  struct result_2 lRn>/7sg$  
  { b16\2%Ea1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zK?[6n89f  
} ; $5(co)C  
%-> X$,Q :  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  T=9+  
 6~j6M4*  
template < typename T > fE,\1LK4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZxY%x/K  
  { Ee^2stc-  
  return fn(pk(t)); XXvM*"3D5  
} -:Yx1Y3 [  
template < typename T1, typename T2 > y3 kXfSe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0rooL<~fa  
  { _>0 I9.[5  
  return fn(pk(t1, t2)); KftZ ^mk+p  
} uK1DC i  
} ; \K55|3~R  
Xbe=_9l&p  
Sw%^&*J  
一目了然不是么? /GqW1tcO  
最后实现bind FZO}+ P  
5V]!xi  
sBt,y _LW  
template < typename Func, typename aPicker > -6@#Nq_iWU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \'x. DVp  
  { ;X*I,g.+H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 22(7rUkI  
} =HH}E/9z  
s: pmB\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .liVlo@  
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。  YH@p\#Y  
<BEM`2B  
十一. phoenix s$s~p +U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3vepJ) D (  
D.su^m_1  
for_each(v.begin(), v.end(), LB$#] Z  
( Z7J8%ywQ  
do_ K+p7yZJ  
[ f@rR2xZoQ  
  cout << _1 <<   " , " }Ox5,S}ra  
] f:bUM/Ud  
.while_( -- _1), 9=TjSRS  
cout << var( " \n " ) N"L@  
) e#BxlC  
); *: }9(8d  
K !g!tA$  
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: Cj'X L}  
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 zsOOx% +  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b*Sw") #  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n%X5TJE  
G LU7?2`t  
';'gKX!9V  
template < typename Cond, typename Actor > \I"n~h^_  
class do_while bWv2*XC  
  { %0&59q]LM  
Cond cd; m?GBvL$  
Actor act; M-7^\wXTA  
public : !-B$WAV  
template < typename T > B:oE&Ahh{  
  struct result_1 r^zra|]  
  { %1h%#/#[  
  typedef int result_type; `8M{13fv  
} ; \3q Z0  
a!guZUg6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jJbS{1z  
D6N 32q@  
template < typename T > rJtpTV@.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s`#g<_{X  
  { jEu-CU#:  
  do o&-D[|E|  
    { pm` f? Py  
  act(t); oDW)2*8yF  
  } SJ*qgI?}T  
  while (cd(t)); \l-JU  
  return   0 ; ;T hn C>U  
} B5v5D[ o5  
} ; @5}(Y( @  
rUn1*KWbE  
$-AG $1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^J~5k,7jX  
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。 L+ K,Y:D!W  
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。 Tji*\<?  
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。 ,B2p\  
下面就是产生这个functor的类: L5DeLF+  
>v#6SDg  
_D"V^4^yqu  
template < typename Actor >  hik.c3  
class do_while_actor 2,'~'  
  { 6v?tZ&, G  
Actor act; Bi-x gq'z  
public : .VXadgM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pd dumbp  
`}.jH1Fx/m  
template < typename Cond > mlLx!5h=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R+r;V]-/  
} ; {&TP&_|H  
9s4>hw@u  
{iXQUj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .C|dGE?,  
最后,是那个do_ __%){j6  
3;?DKRIcX  
GahIR9_2  
class do_while_invoker >1BDt:G36  
  { bt=z6*C>A  
public : yRy^'E~  
template < typename Actor >  |\FJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \ORE;pG  
  { ^^z_[Ih  
  return do_while_actor < Actor > (act); `|p8zV  
} j6GR-WQ]t  
} do_; p}]K0F!  
Ve\.7s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sq_ yu(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eNDc220b  
最后来说说怎么处理break和continue "N3!!3  
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?7s  
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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