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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `96MXP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z |8zNt Ug  
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, VG_xNM  
}5AA}=  
[]G@l. ]W  
Q7]bUPDO  
  class filler {>Hn:jW<.  
  { mwutv8?  
public : =I0J1Ob  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f#McTC3C  
} ; !0_/=mA^  
A,EuUp  
n_(f"U v  
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: \}J"`J\Q  
uO>pl37@  
cB)tf S4)  
I9e3-2THfj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >Cam6LJ  
seVT| z  
5<M$ XT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +;,X?E]g  
%\L{Ud%7  
RI<&cgWn+<  
R*?!xDJ  
二. 战前分析 ^Y%<$IFG  
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。 6_&S ?yA  
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 vdh[%T,&  
V 4&a+MJ@  
%]1te*_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |]~],  
  /* --------------------------------------------- */ |\xTcS|d  
vector < int *> vp( 10 ); Aho-\9/x%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L2c\i  
/* --------------------------------------------- */ A;k#8&;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .u'MMe>^  
/* --------------------------------------------- */ D&x.io  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y;%\ w-.\  
  /* --------------------------------------------- */ M/,lP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MDZPp;\)  
/* --------------------------------------------- */ 6~l+wu<$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N2 t`  
SmAii}-jf  
rk47 $36X  
.Fx3WryF  
看了之后,我们可以思考一些问题: ++eT 0  
1._1, _2是什么? u2IU/z8 ^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {Iz"]Wh<f  
2._1 = 1是在做什么? Y$#6%`*#>n  
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。 O^q~dda  
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。 \E'z+0  
9 e|[9  
] &SmeTe  
三. 动工 }:Y)DH% u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yMD3h$w3a  
-q(*)N5.2  
2St<m-&  
;U3K@_  
template < typename T > >2F9Tz,3  
class assignment =?_:h`}  
  { j`+{FCB7  
T value; 9Wg;M#c2Y|  
public : &Xc=PQ:I  
assignment( const T & v) : value(v) {} IgRi(q^b-  
template < typename T2 > gD;T"^S+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bM2x (E\O  
} ; %{Obh j;c  
&- !$qUli  
l](!2a=[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Dbb=d8utE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e}n(mq  
FAdTp.   
o+L [o_er  
/ U!xh3  
  class holder I`s~.fZt  
  { "3'a.b akw  
public : omznSL  
template < typename T > 'V8o["P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \qTp#sF  
  { ^y%8_r&  
  return assignment < T > (t); #R7hk5/8n}  
} 1Y%lt5,*  
} ; -0TI7 @  
[e_<UF@A*  
?B@3A)a  
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: tvBLfqIr  
=*{7G*tS  
  static holder _1; | O9b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s8'!1rHd  
R;fev 1mE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]o8yZ x  
而不用手动写一个函数对象。 fqBz"l>5A  
k!G{#(++&6  
/q8B | (U  
q(csZ\e=  
四. 问题分析 v$+A!eo  
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。 4"\x#  
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。 @BPQ >  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O S#RCN*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {:=W) 37U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Aar]eY\  
.wUnN8crQ  
五. 问题1:一致性 K:% MhH-  
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?| auqN8_+=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7HQL^Q  
5!pNo*QK  
struct holder &ld<fa(w+2  
  { :5'hd^Q  
  // yE.st9m  
  template < typename T > nf[KD,f  
T &   operator ()( const T & r) const =T#hd7O`V  
  { 8k)*f+1o  
  return (T & )r; ,1cpV|mAr  
} Y]Z&  
} ;  deq5u>  
9P,[MZ  
这样的话assignment也必须相应改动: JG&E"j#q  
6`%|-o :  
template < typename Left, typename Right > LpI4R  
class assignment 2Dt^W.!  
  { N"tX K  
Left l; ^uphpABpD  
Right r; >;F}>_i  
public : 5q'b M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0M)\([W9&  
template < typename T2 > etUfdZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T XT<6(  
} ; ic3Szd^4  
Yakrsi/jV}  
同时,holder的operator=也需要改动: XH0o8\.  
\ So)g)K  
template < typename T > P[$idRS&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }'86hnW  
  { Z\]LG4N?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6xY6EC  
} }eI9me@Aa  
@P>>:002/  
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。 8G2QI4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lxbC 7?O  
M+^ NF\  
return l(rhs) = r; kGC*\?<LmR  
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。 ^CM@VmPp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M,yxPHlN  
9YB?wh'S[  
template < typename Tp > t-n'I/^5  
class constant_t Nf2lw]-G4  
  { xls US'Eo  
  const Tp t; nr8#;D  
public : ,aq>9\ pi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +fKV/tSWi  
template < typename T > ;8 *"c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;CoD5F!  
  { __1Hx?f  
  return t; \TnK<83  
} {X<_Y<  
} ; ;Jb% 2?+=!  
PMX'vA`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #Ye0*`  
下面就可以修改holder的operator=了 :cIPX%S  
gNZ"Kr o6  
template < typename T > `Fe/=]< $  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Sn 7 h$  
  { k2_y84;D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %KN2iNq  
} <g\:By^  
aqImW  
同时也要修改assignment的operator() j9w{=( MV  
+W$uHQq  
template < typename T2 > ,1-idpnX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x9 t %  
现在代码看起来就很一致了。 ~BgYD)ov  
,`'A"]"  
六. 问题2:链式操作 wlh%{l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qlg.\H:W~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0r[a$p>`  
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。 W>c*\)Xk !  
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。 UF\k0oLz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EM1HwapD  
D8xE"6T>  
template < typename T > k8SY=HP  
struct result_1 tu@-+< *  
  { N6T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0LIXkF3^1  
} ; |oX9SUl  
C43I(.2g  
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: >{A)d<  
D5xTuv9T  
template < typename T > :uqEGnEut  
struct   ref %U .x9UL  
  { 6/p9ag]  
typedef T & reference; M?<iQxtyb}  
} ; .:B0(4Mj  
template < typename T > {K|ds($ 5  
struct   ref < T &> >MhZ(&iD  
  { BLt_(S?Z`  
typedef T & reference; (JE&1 @  
} ; usu{1&g  
q[Ey!h)xq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h Y *^rY'  
6Bd:R}yZP7  
template < typename T > 0C"2?etMx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7|[Dr@.S  
  { C\;%IGn  
  return l(t) = r(t); t:,lz8Y~  
} C.H(aX)7  
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。 *+2BZ ZwT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W'E3_dj+  
BvHI}=  
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 -- IewW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CPY|rV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W>,D$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2$2@?]|?  
最后的布局是: xa !/.  
                Add B[f:T%  
              /   \ 9\E];~"iP  
            Divide   5 jd "YaZOQ  
            /   \ :; La V  
          _1     3 >m=XqtP  
似乎一切都解决了?不。 v0;dk(  
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。 ]C|xo.=?]  
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。 .Rb1%1bdc  
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: N>g6KgX{K  
;qUd]c9oi  
template < typename Right > s%m?Yh3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bHTTxZ-%  
Right & rt) const mM+^v[=  
  { .\)ek[?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NID2$p  
} BHNJH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {n<1uh9~$8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 MRK3Cey}%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 OKj\>3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *Ct ^jU7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 P`_Q-vu  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 6$csFW3R  
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: X&@>M}  
b=L|GV@$  
template < class Action > n^|7ycB'  
class picker : public Action }Py Z{yS  
  { Z%SDN"+'g  
public : ?fpI,WFu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O31.\ZR2  
  // all the operator overloaded |+<o(Q(  
} ; [W dxMU  
k4^!"~<+0  
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。 S6_dmTV*  
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: 1vq c8lC  
w'mn O'%  
template < typename Right > wqX!7rD/g)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \#"&S@%c  
  { q _:7uQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sE^= ]N  
} 3YEw7GIO-  
y99|V39'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t-]~^s  
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。 xp\6,Jyh  
)Oj{x0{\Q  
template < typename T >   struct picker_maker sX`by\s,  
  { ,twm)%caU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G49`a*Jn  
} ; !4$o*{9Lx:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e\*N Lj_(  
  { S3c%</'  
typedef picker < T > result; E1qf N>0Z  
} ; ~(^?M  
VlxHZ  
下面总的结构就有了: gzyi'K<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \YsLVOv%:d  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v.Q+4 k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U/\LOIs  
至此链式操作完美实现。 N'%l/  
r+h$]OJ  
irGgo-x  
七. 问题3 1%N[DA^<\  
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。 jF{\=&fU  
ksAu=X:  
template < typename T1, typename T2 > njb{   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >T^BD'z@'  
  { O[9A}g2~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,sp((SF]1  
} AUr~b3< 6  
^F|/\i   
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: difAQ<`  
{9nH#yv  
template < typename T1, typename T2 > v%E!  
struct result_2 4Jw_gOY&D  
  { @ | (Tg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MQo/R,F }  
} ; (<Kf  
q]P$NeEiZ"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }>'1Qg  
这个差事就留给了holder自己。 E*}1_,q)  
    l9{.~]V  
|vh{Kb@  
template < int Order > YH0utc  
class holder; Ve[&_(fP  
template <> -8Uz8//A  
class holder < 1 > } FC(Z-g  
  { M#SGZ~=1r  
public : :g)`V4%  
template < typename T > _%PEv{H0.  
  struct result_1 7qhX `$  
  { l3YS_WBSn  
  typedef T & result; [4\n(/  
} ; zj#8@gbh+  
template < typename T1, typename T2 > c7 O$< F  
  struct result_2 5 r&n  
  { %I%OHs  
  typedef T1 & result; \7 *"M y*  
} ; ;:w0%>X^  
template < typename T > *<ww~^a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1u_< 1X3  
  { "pQ) 5/e  
  return (T & )r;  Y?IXV*J  
} p}yp!(l  
template < typename T1, typename T2 > ?.69nN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5uL!Ae  
  { $1bzsB|^  
  return (T1 & )r1; 0M; aTM  
} }r ;#|=HR  
} ; WC wM+D  
V7,;N@FL  
template <> Uk0 0lPG.U  
class holder < 2 > ,V ) |A=ml  
  { N7dI}ju  
public : kaNK@a=e|/  
template < typename T > zd {\XW  
  struct result_1 C+aL8_(R  
  { s.>;(RiJd  
  typedef T & result; =_vW7-H  
} ; s )7sgP  
template < typename T1, typename T2 > 3;wOA4ur  
  struct result_2 bA(-7l?  
  { @[hD;xO  
  typedef T2 & result; ^wb$wtL('  
} ; w72\'  
template < typename T > k\}\>&Zqu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n4DKLAl  
  { aQL$?,  
  return (T & )r; $5J~4B"%3  
} I{uwT5QT-  
template < typename T1, typename T2 > -X,[NI3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  sf'+;  
  { GvT ~zNd  
  return (T2 & )r2; oNIt<T  
} IF <<6.tz  
} ; kZ<"hsh,Y'  
v|;}}ol  
g I@I.=y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1\%2@NR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kb*X2#;*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A%% Vyz  
71OQ?fc  
return l(i, j) = r(i, j); XjU/7Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t4r%EP|Zt  
U6LENY+Ja  
  return ( int & )i; oaM 3#QJ  
  return ( int & )j; |HA1.Y=  
最后执行i = j; 1t<  nm)  
可见,参数被正确的选择了。 |)b:@q3k+n  
lD@`xq.M;  
HkdBPMs79  
ko`.nSZ-k  
'XW9+jj)/  
八. 中期总结 e>!=)6[*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p [7?0 (  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %%hG],w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]seOc],4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?j@(1",=&  
R9)"%SO<y  
\'-E[xNcWI  
9?4:},FRmE  
,w$:=;i  
2rG$.cGN"  
九. 简化 X.J$ 5b  
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。 t-VU&.Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 whh#J (  
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: @Avve8S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &a?k1R>  
  +-*/&|^等 GVUZn//  
2. 返回引用。 +9R@cUr  
  =,各种复合赋值等 bDT@E,cSi  
3. 返回固定类型。 cX4I+Mf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )6:1`&6  
4. 原样返回。 Gq0`VHAn  
  operator, ]@hN&W(+x  
5. 返回解引用的类型。 b+e9Pi*\  
  operator*(单目) USJk *  
6. 返回地址。 ((mR' A|`  
  operator&(单目) O7# 8g$ZIv  
7. 下表访问返回类型。 ,V.Bzf%=O  
  operator[] F$te5 ` a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2dJP|T9H  
  operator<<和operator>> 7L$\S[E  
*`~]XM@H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pMLTXqL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .1A/hAdU  
QpiA~4  
template < typename Left > \<W/Z.}/  
struct value_return F6gU9=F1<  
  { 'QC'*Hl  
template < typename T > 87yZd8+)  
  struct result_1 in#lpDa[  
  { M992XXd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )h`8</#m{  
} ; MWJ}  
e^yfoE<7  
template < typename T1, typename T2 > b&2 N7%  
  struct result_2 L^x h5{  
  { w,eW?b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y>SpV_H%  
} ; w5* Z\t5  
} ; s%i \z }/  
7&3  
FG)(,?q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e)*-<AGwC  
Y4 {/P1F  
下面我们来剥离functor中的operator() }}u16x}*n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k\KI#.>  
+D d !  
return l(t) op r(t) A&D<}y/%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /|>?!;   
return op l(t) 6d/1PGB  
return op l(t1, t2) IH3Nkpsg  
return l(t) op BD?u|Fd,i:  
return l(t1, t2) op ky@ZEp=  
return l(t)[r(t)] =[nuesP'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8'#L+$O &N  
WYd9p;k  
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: 2U@:.S'K  
单目: return f(l(t), r(t)); 9NeHN@D)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dQ=L<{(  
双目: return f(l(t)); (CInt_dBw~  
return f(l(t1, t2)); o^v]d7I8b  
下面就是f的实现,以operator/为例 xv~Sk2Z+d  
rr]-$]Q  
struct meta_divide p9![8VU  
  { cyBm,!  
template < typename T1, typename T2 > K@tELYb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -S7i':  
  { O'h f8w  
  return t1 / t2; dF$&fo%  
} ;e0-FF+  
} ; TGHyBPJb  
(Rh$0^)A  
这个工作可以让宏来做: 2hsRYh  
y 'Ah*h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A$70!5*  
template < typename T1, typename T2 > \ bMB*9<c~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <RuLIu  
以后可以直接用 {'sp8:$a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %\T#Ik~3  
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 5O[\gd-  
(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。。。) #@L5yy2  
1|:'jK#gE  
/<1zzeHRSD  
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 +h@ZnFp3  
ca<OG;R^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DdqE6qE  
class unary_op : public Rettype xM=?ES  
  { Jk;dtLL}4  
    Left l; QXEz  
public : ~rlPS#]o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !GnwE  
g[ N3jt@  
template < typename T > TjicltQi4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QY c/f"9  
      { W:hTRq  
      return FuncType::execute(l(t)); 2`J#)f|  
    } ( 'Ha$O72  
[*1:?mD$  
    template < typename T1, typename T2 > M)3'\x :  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `#4q7v~>oe  
      { VUC_|=?dL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y+h/jEbM</  
    } Yf_/c*t\5  
} ; -J>f,zA  
d)GR]^=r  
o_a'<7\#i  
同样还可以申明一个binary_op |k#EYf#Y  
pgPm0+N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E+cx 8(   
class binary_op : public Rettype 8>`8p0I$+  
  { \%_sL#?  
    Left l; b%7zu}F  
Right r; b9VI(s>  
public : ;?C`Jag x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q w)U  
w5=<}1`St  
template < typename T > )JY#8,{w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d2fiPI7lg  
      { ;@qQ^!g2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iUq_vQ@} }  
    } @H}{?-XyA  
5Gm8U"UR  
    template < typename T1, typename T2 > jT`u!CwdT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q"Sja!-;|  
      { pnUL+UYeM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  PZj}]d `  
    } ']N\y6=fn9  
} ; 0E9 lv"3o  
,/Q`gRBh"  
hqa6aYY x  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <5zr|BTF]F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zt}b}Bz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P|ftEF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &FG0v<f5Pv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9Y?``QBN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5 %+epzy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G 2uM6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .  LeS-  
下面是修改过的unary_op 2 ,krVb?<  
?*6Q ;.f<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ni6zo~+W]  
class unary_op }(oWXwFb&W  
  { xeKm} MN]S  
Left l; \H 5t-w=  
  8%p+:6kP5  
public : ),H1z`c&I  
E:;MI{;7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %qEp{itq  
58R.`5B  
template < typename T > (:R5"|]@<x  
  struct result_1 `Om W#\  
  { 5sSAH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _o&NbDH  
} ; lT~WP)  
k"E|E";B  
template < typename T1, typename T2 > EyHL&  
  struct result_2 jI~$iDdOfs  
  { ]2{]TJ @B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,+X:#$  
} ; >1HXC2 Y  
ErFt5%FN.O  
template < typename T1, typename T2 > {kvxz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }?MbU6"  
  { kx;7/fH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q_dMuoI  
} HkY#i;%N  
i-. AD4  
template < typename T > 2b Fr8FUt-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VxE;tJ>1  
  { , eSpt#M  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7jGfQ  
} 5mZwg(si  
CZ>Ujw=&k  
} ; qRz /$|.  
( X+2vN  
S;oRE' kk  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]YOWCFAQot  
好啦,现在才真正完美了。 /m i&7C(6  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?Ss~!38  
S+*>""=  
template < typename Right > 5BK3ix*L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Cxe(iwa.  
  { 1$^r@rP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /FjdcH=  
} G-,0mo  
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。 OLV3.~T  
>CwI(vXn  
F+L%Ho;@P  
. g-  HB'  
}}bMq.Q'  
十. bind = J]M#6N0  
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。 d(9-T@J  
先来分析一下一段例子 i 1Kq (7  
\GKR(~f  
1H-~+lf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N#@v`S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sggl*V/q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  ?$y/b}8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 r]]:/pw?t  
我们来写个简单的。 BK wo2=m~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s'OK])>`  
对于函数对象类的版本: L(9AcP  
(*,R21<%  
template < typename Func > e_g&L)  
struct functor_trait ux,eY  
  { \rE] V,,2  
typedef typename Func::result_type result_type; U#<{RqY  
} ; F`,Hf Cb\  
对于无参数函数的版本: Nq|y\3]  
SR_ -wD  
template < typename Ret > M1T.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m"6K_4r]  
  { p#3G=FV  
typedef Ret result_type; Bwu?DK  
} ; IkxoW:L  
对于单参数函数的版本: `$FB[Z} &  
DghqSL ^s  
template < typename Ret, typename V1 > P + C5 s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zv* uUe  
  { AYfe_Dj  
typedef Ret result_type; <GLoTolZ  
} ; ",#Ug"|2  
对于双参数函数的版本:  vNdW.V}  
P>^$X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l3/Cj^o4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }*O8]lG  
  { @\M^Zuo  
typedef Ret result_type; %!A-K1Z\D  
} ; 4vND ~9d  
等等。。。 ^(@]5$^Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;0NJX)GL  
c#>:U,j  
template < typename Func > C5jt(!pi  
struct func_return 4W<[& )7  
  { A PrrUo  
template < typename T > M 9NT%7Il  
  struct result_1 J)|I/8!#  
  { `tcX[(`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bH:C/P<x  
} ; hlz/TIP^N3  
@;KvUR/+FE  
template < typename T1, typename T2 > Dz/MIx  
  struct result_2 5PP^w~n  
  { 8*|*@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Dtyw]|L\H  
} ; *)oBE{6D  
} ; `B,R+==G:  
sGpAaGY>  
fzAkUvo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G>jC+0nkry  
/gex0 w  
template < typename Func, typename aPicker > O7 yj<  
class binder_1 r=p^~tuyxr  
  { AJ3Byb=.  
Func fn; Xg\unUHa  
aPicker pk; <7zz"R  
public : %b~ND?nn-  
/zr)9LQY0  
template < typename T > _a_T`fE&de  
  struct result_1 Bgp%hK  
  { fZ^ad1o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~y whl'"k  
} ; ] ;HCt=I~  
^t$uDQ[hA  
template < typename T1, typename T2 > ;Cjj_9e,:  
  struct result_2 dxH.  
  { y(E<MRd8V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z|)1ftcC  
} ; {~G~=sC$  
8Z)wot  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?crK613 t  
l-x-  
template < typename T > bQPO'S4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (m=1yj9  
  { Eb CK9  
  return fn(pk(t)); A"R(?rQi=  
} g1]bI$;  
template < typename T1, typename T2 > P\QbMj1U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7s;;2<k;_  
  { 7) a f  
  return fn(pk(t1, t2)); JxEz1~WK &  
} !DHfw-1K  
} ; !1UZ<hq  
H^vA}F`  
4$U^)\06W  
一目了然不是么? &5[+p{2  
最后实现bind E]S:F3  
K$r)^K=s  
/x_AWnU  
template < typename Func, typename aPicker > @2hOy@V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }9!}T~NMs  
  { `)MKCw$e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q!~DCv df  
} [$:L| V!{  
8U7d d[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TefPxvd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )HvB ceN  
h-SKw=n  
十一. phoenix rhly.f7N=A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u g;~dhe~  
{kb7u5-  
for_each(v.begin(), v.end(), T21?~jS  
( `0MQL@B  
do_ p _3xW{I  
[ zJ:%iL@  
  cout << _1 <<   " , " xuVc1jJH  
] 17 0r5  
.while_( -- _1), 7#7|+%W0  
cout << var( " \n " ) x"cB8bZ!$  
) IYH4@v/#  
); 5g$>J)Ry  
1'8-+?r  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mgM"u94-]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor xO,;4uE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]KG.-o30  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h~z}NP  
e"*ho[  
dJdOh#8+Xi  
template < typename Cond, typename Actor > yNU}1_oK  
class do_while Lw1[)Vk}E  
  { "CREls,  
Cond cd; Xs'qwL~{`  
Actor act; >$)~B 4  
public : wfcR[  
template < typename T > 1?.NJ<)F  
  struct result_1 {vZAOz7#  
  { w ykaf   
  typedef int result_type; UnEgsf N  
} ; p{ ``a=  
GCv1x->  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _>?.MUPB  
Q:T9&_|  
template < typename T > n.R"n9v`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const joZd  
  { 8pp;" "b  
  do KGI <G  
    { UIht`[(z  
  act(t); :Gx5vo  
  } W/~q%\M {  
  while (cd(t)); )UVekkq>Q  
  return   0 ; i->G {_gH  
} |`{$Ego:  
} ; i XGy*#>V  
e#k)F.TZ:%  
>l=^3B,j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IY mkZ?cW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _{eA8J(A<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G-;EB  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?du*ITim  
下面就是产生这个functor的类: ' ~fP#y  
v\?l+-A? y  
 3SPXJa\i  
template < typename Actor > 6K=}n] n  
class do_while_actor D]|{xKC}  
  { kc}|L9  
Actor act; UFUEY/q  
public : NLxR6O4}8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "ctZ"*  
2$A"{2G  
template < typename Cond > J |UFuD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *19a\m=>oi  
} ; q9a6s {,  
sOS^  
TqOH(= {  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nNnfcA&W  
最后,是那个do_ =En1?3?  
_9Rj,  
R\/tKZJjb  
class do_while_invoker _5$L`&  
  { #YK3Ogb,  
public : d3#e7rQ8  
template < typename Actor > {SRD\&J[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fE3%$M[V7  
  { 8LXK3D}?3  
  return do_while_actor < Actor > (act); )V*`(dn'zm  
} ?U1Nm~'UZ  
} do_; :hR^?{9Z4>  
NX:\iJD)1U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JLjs`oq h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }_@p`>|)rB  
最后来说说怎么处理break和continue t}OzF cyqN  
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。 1F3Q^3+  
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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