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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v`evuJ\3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 91|=D \8aE  
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, % FW__SN$c  
AHX_I  
]@_M)[ x  
WL(u'%5  
  class filler (cJb/|?3  
  { "?a(JC  
public : f@&C \  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'eg?W_zu  
} ;  Ub(zwR;  
Ex^|[iV  
MFO}E!9`q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: sI4Ql0[  
nV'~uu  
pn?c6K vO  
.PBma/w W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {FyGh */  
uSp=,2)  
l1On .s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +Z[(s!  
#]bWE$sU<  
d51l7't  
qYZ\< h^  
二. 战前分析 Iu`eQG  
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。 TZL)jf hj  
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 >v^Bn|_/  
H)aeS F5  
-:wC 920+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?'uxYeX6  
  /* --------------------------------------------- */ '}h[*IB}5  
vector < int *> vp( 10 ); J/Ki]T9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ma.yI};$  
/* --------------------------------------------- */ CI$pPY<u1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R4=n">>Q  
/* --------------------------------------------- */ vQCRs!A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fwB+f` w`  
  /* --------------------------------------------- */ )P>Cxzs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k6-.XW  
/* --------------------------------------------- */ eKV^ia  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 44_7gOZ  
Q- 78B'!=  
r J'm>&Ps  
hp?hb-4l  
看了之后,我们可以思考一些问题: #7K&x.w$  
1._1, _2是什么? \v.16obH  
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。 diN5*CF'~  
2._1 = 1是在做什么? .nX+!EXeS  
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。 :=x-b3U  
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。 l%]S7|PKx  
l%@>)%LA  
N9IBw',  
三. 动工 Q.: SIBP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JI-q4L|  
M rpn^C2)  
Z"rrbN1  
R:HF~}  
template < typename T > z;`o>Ja2  
class assignment pcIJija:  
  { )HWf`;VQ  
T value; b}63?.M{  
public : bm9@A]yP  
assignment( const T & v) : value(v) {} _:F0>=$  
template < typename T2 > jeM %XI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J{c-'Of2yi  
} ; 6c-y<J+&s  
a!YpSFr  
]&%_Fpx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L/,#:J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A+i|zo5p=k  
td{M%D,R"  
{p&M(W]  
Stqlp<xy  
  class holder ;A)w:"m  
  { "e<Z$"7i  
public : mEsOYIu{  
template < typename T > +$R4'{9q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k@r%>Ul@  
  { #`R`!4  
  return assignment < T > (t); |#^##^cF/  
} F8{"Rk}  
} ; wRu+:<o^.  
%7WQb]y  
E _d^&{j  
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: YSi[s*.G  
Z%_"-ENT  
  static holder _1; 2 t'^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t,|`#6Ft  
t.'|[pOV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =8BMCedH|  
而不用手动写一个函数对象。 kc#<Gr&Z&  
.*+?]  
aq/'2U 7  
()L[l@m  
四. 问题分析 Z9rmlVU6!  
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。 gaeMcL_^a  
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。 7!.#:+rg5#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )Zx;Z[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6^ UQ{P1;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y] Q=kI  
IK~'ke  
五. 问题1:一致性 2S'{$m)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -90qG"@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]7SX _:'*  
nl v8HC  
struct holder E#'JYz@  
  { *7MTq_K(An  
  // 8%-+@ \=  
  template < typename T > s~OGl PK  
T &   operator ()( const T & r) const Lo"w,p`n@  
  { OhUEp g[  
  return (T & )r; ^&gu{kP  
} GF(<!PC  
} ; ry bs9:_}  
k e$g[g  
这样的话assignment也必须相应改动: J,@SSmJ`  
t+C9QXY  
template < typename Left, typename Right > mI5BJ  
class assignment 0K/?8[#  
  { p(B> N!:  
Left l; ?[~"$  
Right r; tuZA q;X  
public : 9='a9\((mH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3Yu1ZuIR  
template < typename T2 > d4'*K1m   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } khS b|mR)  
} ; $#|iKi<Y@j  
{J_1.uN=  
同时,holder的operator=也需要改动: pv/LTv  
px`o.%`'  
template < typename T > +n#(QOz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ){ywk  
  { uL`6}0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _ ," -25a  
} (;1rM}B;1  
Dw\)!,,i7U  
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。 6]`XW 0{C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  U~%V;*|4  
>GRL5Iow  
return l(rhs) = r; ,:RHhg  
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。 '<(S*&s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cT8b$P5w  
\?n4d#=$o  
template < typename Tp > Q<TD5t9  
class constant_t O3U6"{yJ)  
  { vn5X]U"  
  const Tp t; KC@F"/h`/  
public : R~9\mi5^UH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v4X\LsOP  
template < typename T > l# -4}95  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D%PrwfR  
  { sY @S  
  return t; >0#WkmRY  
} )e,Rp\fY$  
} ; x6=Yt{  
K6vF}A|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :g1C,M~  
下面就可以修改holder的operator=了 hXxgKi%  
NF/@'QRT  
template < typename T > qU ESN!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `R}q&|o7<  
  { e|ChCvk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QfLDyJv`e  
} aD 33! :y  
'o%IA)sF  
同时也要修改assignment的operator() os=Pr{  
BQ&G7V  
template < typename T2 > #bFJ6;g=V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VBHDI{HzRv  
现在代码看起来就很一致了。 pn},ovR;  
P)h ZFX  
六. 问题2:链式操作 9*AH&/EXth  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ROWb:tX}  
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。 (%\vp**F  
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。 YMlnC7?_ /  
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。 XYBvM]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~;m3i3D  
UIhU[f]  
template < typename T > ".n,R"EF  
struct result_1 NGA8JV/U  
  { H9d! -9I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L|O'X4"&_  
} ; v]"W.<B,  
*2K/)(  
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: ]u;Ma G=;  
R`)^eqB  
template < typename T > ~Y- !PZ  
struct   ref %'}zr>tx:  
  { AKKp-I5  
typedef T & reference; XkG:1H;Q%  
} ; =F!_ivV  
template < typename T > E?L^ L3s  
struct   ref < T &> [| \Z"   
  { PL+j;V(<  
typedef T & reference; 4$j7DJ8dj  
} ; 5PaOa8=2f  
MfX1&/Z+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '<Nhq_u{  
>8I?YT.  
template < typename T > pzkl;"gK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m7GM1[?r  
  { 9 -Y.8:A`  
  return l(t) = r(t); O WJv<3  
} NJ^H"FLS:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 qDMVZb-(#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 av}Giz  
 j|Q*L<J  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [Pn(d[$z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -tQi~Y[]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R2]2#3`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y|*a,H"_  
最后的布局是: k&|#(1CFY  
                Add .ZV-]jgr  
              /   \ =Nyq1~   
            Divide   5 M_<? <>|  
            /   \ PRR]DEz  
          _1     3 1MntTIT  
似乎一切都解决了?不。 :A~6Gk92A  
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。 S< TUZ /;  
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。 rA=iBb3`  
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: .(RX;.lw  
5:oteNc3  
template < typename Right > E< 57d,3l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _LVi}mM  
Right & rt) const ,Pq@{i#  
  { n9PCSl j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hd~3I4D  
} XL10W ^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IB'gY0*  
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。 " [Z'n9C  
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。 GN&-`E]-  
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。 a9+l :c@  
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。 l r16*2.  
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? d*M:P jG@  
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: ~8A !..Z  
R#K,/b%SV  
template < class Action > Ct8}jg"  
class picker : public Action cft'%IEs  
  { h$[tEmD%  
public : +*'^T)sj/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q_J)68BR  
  // all the operator overloaded bL6, fUS  
} ; j9voeV|7  
%^zGM^PD  
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。 `vMrlKq  
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: h'wI  
v` G[6Z  
template < typename Right > rV5QKz6'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BEfP#h=hr  
  { xE0'eC5n^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F\)?Ntj)>@  
} lDK<gd  
H N )@sLPc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZLN79r{T  
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。 %UO ;!&K  
Z7$"0%  
template < typename T >   struct picker_maker Ig.9:v`  
  { )<>1Q{j@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qs Uob   
} ; lk(q>dvK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1( nK|  
  { :m{;<LRV  
typedef picker < T > result; v}>5!*  
} ; &_Vd  
#P^cR_|\  
下面总的结构就有了: O{Y_j&1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _d J"2rx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P c'0.4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZD`9Ez)5  
至此链式操作完美实现。 m })EYs1  
xO` `X<  
UpoTXA D}k  
七. 问题3 "m'roU  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8b!-2d:*  
Y}aaW[  
template < typename T1, typename T2 > 5@3hb]J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HUuZ7jJwf  
  { 9Q.}jV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w~lxWgaY7  
} ;vkk$ -  
Y \oz9tf8  
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: ;q ;}2  
%1jlXa  
template < typename T1, typename T2 > kbR!iPM-;  
struct result_2 [\|p~Qb)s  
  { Mu>WS)1lS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /z(;1$Ld6{  
} ; ndB [f  
^5-8'9w  
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? $,&3:ke1  
这个差事就留给了holder自己。 e ab_"W   
    !I UH 5  
.~L^h/)Gjy  
template < int Order > 9D+B~8[SQ  
class holder; mY& HK)  
template <> V+yyy- /  
class holder < 1 > o$[alh;c+W  
  { YS|Ve*t(L=  
public : B]C 9f  
template < typename T > ML= :&M!ao  
  struct result_1 HT@/0MF{J  
  { 0DIXd*oj&  
  typedef T & result; So^;5tG  
} ; ]u(EEsG/  
template < typename T1, typename T2 > E5EAk6  
  struct result_2 fg8"fbG`:  
  { g~Hmka_fD1  
  typedef T1 & result; B+w< 0No  
} ; X7~AqG  
template < typename T > DFUW^0N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q,->E<8  
  { bFt$u]Yvo  
  return (T & )r; 54geU?p0  
} }X;LR\^u[f  
template < typename T1, typename T2 > #383W)n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]!=,8dY  
  { nxZ[E.-\  
  return (T1 & )r1; nsM :\t+ p  
} 8E:d!?<^&I  
} ; A@I( &Z  
XFx p^  
template <> < `/22S"  
class holder < 2 > X$4MpXx  
  { 7yDWcm_y  
public : ra[*E4P9L*  
template < typename T > ,%uK^U.zk  
  struct result_1 N)tqjq  
  { 74u_YA<"  
  typedef T & result; QT\=>,Fz _  
} ; tXWh q  
template < typename T1, typename T2 > f(r=S Xa*  
  struct result_2 UOwEA9q%  
  { u#&ZD|  
  typedef T2 & result; BIM!4MHLA  
} ; wm<`0}  
template < typename T > I\FBf&~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W? ^ ?Kx  
  { }+wvZq +c  
  return (T & )r; d2!A32m  
} 5 ?{ytNCY  
template < typename T1, typename T2 > 6bXP{,}Gp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; wpX  
  { NUvHY:  
  return (T2 & )r2; -{tB&V~+v  
} HLYTt)f}  
} ; 'q:t48&  
4* vV9*'!  
MkCq$MA  
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> >。 %9qG|A,cA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2VgDM6h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lNQ8$b  
'. '}  
return l(i, j) = r(i, j); BnL[C:|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k ='c*`IE  
(r]3tGp  
  return ( int & )i; {ejJI/o0  
  return ( int & )j; 5jb/[i^V  
最后执行i = j; *co=<g]4KY  
可见,参数被正确的选择了。 XC D&Im  
pFZ2(b&  
ox2?d<dC6  
=%\y E0#  
9t1aR*b&@  
八. 中期总结 MBO3y&\S4  
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: +F9)+wT~;q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -S7y1 )7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T/$6ov+K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AusCU~:>  
h ?Ni5  
6u'+#nm  
"0&+ `7  
]0+5@c  
*u|bmt  
九. 简化 0)?.rthk4S  
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。 ~G;lEp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '^!1AGF  
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: t5qNfiKC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;ZSJ-r  
  +-*/&|^等 h)MU^aP  
2. 返回引用。 EzXGb  
  =,各种复合赋值等 <![]=~z $  
3. 返回固定类型。 PS13h_j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OjUZ-_J  
4. 原样返回。 u$"dL=s!  
  operator, |K H&,  
5. 返回解引用的类型。 wTL&m+xr  
  operator*(单目) +] .Zs<  
6. 返回地址。 '}Tf9L%  
  operator&(单目) *A>I)a<:  
7. 下表访问返回类型。 rTgCmr'&  
  operator[] Fk(+S:{yQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {5$.:Y  
  operator<<和operator>> ~; emUU  
RbY=O OQ  
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。 KXAh0A?&+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ex- 0@  
#K5)Rb-H  
template < typename Left > 7AE)P[  
struct value_return # -0}r  
  { <Ag`pZ<s  
template < typename T > 4l7FV<g  
  struct result_1 ~ .FZF  
  { [+q':T1W-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XJs*DK  
} ; 6eUM[C.  
S#kA$yO  
template < typename T1, typename T2 > Vm_waa  
  struct result_2 s bxOnw P\  
  { E%?X-$a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U X?EOrfJ  
} ; (zVT{!z  
} ; kb27$4mm  
-*Voui  
g3} K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *~t&Ux#hj  
,-C%+SC  
下面我们来剥离functor中的operator() pCE,l'Xa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y5 BWg  
th$?#4SbR  
return l(t) op r(t) GW]b[l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *0K@^Db-  
return op l(t) -2{NIF^H  
return op l(t1, t2) W+F^(SC\  
return l(t) op Qx B0I/ {  
return l(t1, t2) op ;^Q - 1  
return l(t)[r(t)] xJQ-k/`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3kTOWIX  
69z,_p$@:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XM9}ax  
单目: return f(l(t), r(t)); Nq$Xe~,*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X ^ ?M4  
双目: return f(l(t)); Rl. YF+YH  
return f(l(t1, t2)); +@U}gk;#c  
下面就是f的实现,以operator/为例 20Umjw.D  
Z{9 mZ lIy  
struct meta_divide 5uVSbo.  
  { kw%vO6"q(  
template < typename T1, typename T2 > kM#ZpI&0%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sPu@t&$  
  { %\ifnIQ  
  return t1 / t2; Y-0o>:SM  
} 3gUGfe di  
} ; kp{q5J6/  
1>KZ1Kf  
这个工作可以让宏来做: )IFzal}o  
NZP>aV-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *dTI4k  
template < typename T1, typename T2 > \ pb\W7G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4 Qo(Wl  
以后可以直接用 g RX`61  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gcaXN6C  
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 (jV_L 1D  
(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。。。) uxxS."~  
y;.U-}e1  
55mDLiA  
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 #o(c=  
/3(|P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -naj.omG|  
class unary_op : public Rettype \Y>!vh X  
  { yV'<l .N  
    Left l; shn{]Y  
public : THFzC/~Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <9BM%  
2I8 RO\zR  
template < typename T > I^CKq?V?:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R*DQm  
      { 1L4-hYtCj  
      return FuncType::execute(l(t)); }'"4q  
    } JdP[ cN  
AUan^Om  
    template < typename T1, typename T2 > FL,av>mV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9b8kRz[ c  
      { Sh]g]xR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2I!L+j_  
    } ]tu:V,q  
} ; A#WvN>  
k~ YZT 8  
[pc6!qhDG&  
同样还可以申明一个binary_op _:ORu Vk  
'&|]tu:q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "F$0NYb]I  
class binary_op : public Rettype ssWSY(j]  
  { B?-~f^*,jG  
    Left l; _w'N&#  
Right r; -f4>4@y  
public : Xv5|j/<~p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  .L vg $d  
LK?V`J5wY  
template < typename T > f<Co&^A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~@v<B I  
      { ^<}>]F_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w<4,;FFlZ/  
    } z.xOT;t  
G OzV#  
    template < typename T1, typename T2 > ,^>WC G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yw\7`  
      { xpzQ"'be  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lwhVP$q}  
    } 2f=7`1RCD  
} ; IIrXI8'}  
fV\ eksBF  
9T#JlV  
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 \N?,6;%xB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ckZZ)lW`*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m V U(b,  
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。 (t{m(;/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z;74(5?q  
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。。。 y*AB=d^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^LO`6,   
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) %U4w@jp  
下面是修改过的unary_op N?7vcN+-t)  
N@z+h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i l)LkZ@  
class unary_op @ZD/y %e  
  { E@f2hW2  
Left l; pO;BX5(x  
  ?;//%c8,.  
public : 8" x+^  
!.(%"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "n4' \ig  
X~H ~k1  
template < typename T > bhI yq4N  
  struct result_1 wl*"Vagb  
  { ~(|~Ze>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #ilU(39e  
} ; '+ 8.nN  
@\!9dK-W  
template < typename T1, typename T2 > l9 K 3E<g  
  struct result_2 iTt#%Fs)4M  
  {  h,D6MP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #*g.hL<  
} ; /f:)I.FUm  
JE`mB}8s/  
template < typename T1, typename T2 > L 1fK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w84 ] s%y  
  { Z1(-FT6O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dXe. 5XC  
} iz2I4 _N  
B Bub'  
template < typename T > W[dMf!(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lnk!zj  
  { is3nLm(  
  return OpClass::execute(lt(t)); f[@M  
} K{ s=k/h  
Se o3a6o  
} ; Kp|#04]  
2Qoj>Wy{  
"! yKX(aTX  
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 >};6>)0  
好啦,现在才真正完美了。 U#B,Q6~  
现在在picker里面就可以这么添加了: I92c!`{  
-zeodv7  
template < typename Right > doCWJ   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LNp%]*h  
  { E0nR Vg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !U,^+"l'GP  
} 8e'0AI_>  
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。 =jik33QV<  
qM`XF32A$  
$RQ7rL3g{  
"EoC7 1  
~YIGOL"?  
十. bind ZKG S?z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L`i#yXR  
先来分析一下一段例子 pai>6p  
8F$b/Z  
imx/hz!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lR!Sdd} -  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I#Q Tmg.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /`iBv8!  
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。 _v=@MOI/J  
我们来写个简单的。 w8t,?dY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0Fw0#eE  
对于函数对象类的版本: n2bL-  
2a;vLc4  
template < typename Func > Lw=.LN  
struct functor_trait n9;+RhxA  
  { IJ^KYho  
typedef typename Func::result_type result_type; WUid5e2  
} ; #vy:aq<bjE  
对于无参数函数的版本: ZQvpkO7}M  
8wz4KG3SK  
template < typename Ret > '3>kDH+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /EUv=89{!  
  { #e.2m5T  
typedef Ret result_type; ?Z@FxW  
} ; H/_R!G8 \  
对于单参数函数的版本: k]<  
d"nz/$  
template < typename Ret, typename V1 > A>6 b 6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZdEeY|j  
  { e~r%8.Wm  
typedef Ret result_type; ce{GpmW  
} ;  6h N~<  
对于双参数函数的版本: PsDks3cG  
8T'=lTJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =R#K` H66j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f\"Qgn  
  { UXvk5t1  
typedef Ret result_type; pN<wO1\9  
} ; \4wM8j  
等等。。。 yhe$A<Rl=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r)<]W@ Pr  
65VnH=  
template < typename Func > oC>QJ(o,8  
struct func_return Ebp^-I9.d  
  { 9Ot;R?>(  
template < typename T > *=L3bBu?  
  struct result_1 yy4QY%  
  { KO(+%>^R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QP|Ou*Qm)  
} ; chsjY]b  
OiX>^_iDt  
template < typename T1, typename T2 > #Nxk3He]8  
  struct result_2 [7?K9r\#  
  { 1oaiA/bq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; St&xe_:^<  
} ; hG cq>Cvf  
} ; a +Q9kh  
nM  D^x  
3ik  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WO$PW`k  
T#^   
template < typename Func, typename aPicker > $rDeI-)S  
class binder_1 _3h(R`VdWO  
  { C>Qgd9  
Func fn; c&2ZjM  
aPicker pk; <CJua1l\  
public : \`o+Le+%  
,FX;-nP%  
template < typename T > 1?"vKm  
  struct result_1 AJSe +1  
  { sTdD=>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ys:1%D,,_  
} ; Mn$TWhg'  
u&`7 C  
template < typename T1, typename T2 > i$)bZr\  
  struct result_2 $<2r;'?0D  
  { ~fB: >ceD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 k+FTDL  
} ; ?"PUw3V3lB  
wly#|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O^hWG ~o  
n'0^l?V  
template < typename T > Ae:(_UJz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (E59)z -  
  { g5R2a7  
  return fn(pk(t)); ~WU _u,:  
} *PE 1)bF  
template < typename T1, typename T2 > >|!F.W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]uX'[Z}t  
  { 0P sp/H%  
  return fn(pk(t1, t2)); MhNzmI&`  
} `h_,I R<  
} ; ;oV dkp  
Ojq>4=Z\  
WM NcPHcj  
一目了然不是么? 8I$B^,N  
最后实现bind B:)9hF?o@  
6#fl1GdH-  
n;Tpf<*U  
template < typename Func, typename aPicker > [Rw0']i`4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :\L{S  
  { eX7Ev'(H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Bvzl* &?  
} KOGbC`TN<  
4.7OX&L'G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "DM $FRI0  
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。  y$7Fq'  
LEvdPG$)  
十一. phoenix jFpXTy[>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0e9W>J9  
m `~/]QQ  
for_each(v.begin(), v.end(), ~PP*k QZlJ  
( 1.!rq,+>1  
do_ vE7L> 7  
[ P!:Y<p{=>  
  cout << _1 <<   " , " GM|gm-t<@  
] |Y|{9Osus  
.while_( -- _1), #ebT$hf30  
cout << var( " \n " ) AJ`b- $Q  
) |1X^@  
); D`0II=  
dQ@ e+u5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >/nS<y>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QgO@oV*S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0DhF3]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +Tc<|-qQn  
! L:!X88  
Q7UFF  
template < typename Cond, typename Actor > tiSN amvG1  
class do_while o Q I3Yz  
  { 7g}4gX's  
Cond cd; 2;r(?ebw  
Actor act; ?~uTbNR  
public : p8hF`D~  
template < typename T > o)Kx:l +f  
  struct result_1 96T.xT>&  
  { Q]Q i  
  typedef int result_type; k-xh-&  
} ; BRYhL|d~.  
#P=rP=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <iunDL0  
"pdmz+k8S  
template < typename T > ~V[pu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :,%~rR  
  { FFb`4.  
  do [ \ LA  
    { z8{ kwz  
  act(t); 8hba3L_Z  
  } &!]$#  
  while (cd(t)); z kQV$n{  
  return   0 ; =z'- B~  
} jhrmQS  
} ; `4__X;  
f1(V~{N,+  
W,5A|Q~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SkBa- *MC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <:0649ZB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d a we!w!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o0^..f  
下面就是产生这个functor的类: `}#(Ze*V:  
H_m(7@=  
V|KYkEl r1  
template < typename Actor > f9u^/QVS&  
class do_while_actor <uDEDb1|l  
  { N ncur]  
Actor act; l-xKfp`  
public : 0ohpJh61Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %l%5Q;t  
!c[(#g  
template < typename Cond > _"_ W KlN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _" W<>  
} ; "-Gjw B  
GY,l&.&  
'uS!rKkQlu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /fbI4&SB!  
最后,是那个do_ JUXIE y^  
RX8$&z  
!cPiH6eO  
class do_while_invoker Nl3 x BM%  
  { a5ZU"6Hi  
public : %5 V!Fdb  
template < typename Actor > X5UcemO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EM!#FJh  
  { 8Kt_irD  
  return do_while_actor < Actor > (act); {Ak{ ct\t  
} 6*cG>I.Z  
} do_; l{F^"_U  
sc'QNhrW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &SfJwdG*=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BTjfzfO"  
最后来说说怎么处理break和continue \9;u.&$mNB  
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。 :W(3<D7\  
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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