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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3e:y?hpeL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O%{>Zo_<  
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, Nrh`DyF0D!  
'ZZ/:MvQa  
U)6JJv  
]5CFL$_Q{  
  class filler ~*Wb MA  
  { H2p;J#cv@  
public : q3t@)+l>*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uWQ.h ,  
} ; ==9Ez  
l0V@19Ec  
N*;/~bt7 P  
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: H(|v  
\zU R9h  
Nq8A vBwo4  
z'*>Tk8h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uR[i9%=8L(  
R7>@-EG  
p-_j0zv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TY}?>t+  
hCrgN?M z  
7[PXZT  
rL/+`H  
二. 战前分析 9:WKG'E8a  
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。 Ig2VJs;  
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 [;bLlS,  
|ipppE=  
_4w%U[GT,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'tj4;+xf^  
  /* --------------------------------------------- */ IG\\RYr  
vector < int *> vp( 10 ); / e,lD)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hqk2W*UTl  
/* --------------------------------------------- */ )sr]}S0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BN67o]*]<  
/* --------------------------------------------- */ =v}.sJ V?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lj#6K@u@Z  
  /* --------------------------------------------- */ 70Am]L&M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9v A`\\9  
/* --------------------------------------------- */ EOiKwhrV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fr7/%{s  
}9JPSl28Jr  
}HzZj;O^2>  
a &j?"o  
看了之后,我们可以思考一些问题: B^Q#@[T   
1._1, _2是什么? 6lGL.m'Ra  
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。 (`N/1}vk  
2._1 = 1是在做什么? ~a}pYLxl  
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。 4KKNw9L)  
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。 d:aQlW;}  
\GN5Sy]r  
JqO( ]*"Hi  
三. 动工 $n) w4p_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }% =P(%-  
) )Nc|`  
0#ph1a<  
>_".  
template < typename T > pJI H_H  
class assignment "#()4.9  
  { ^/,s$dj  
T value; Us<lWEX;k  
public : XN Y(@  
assignment( const T & v) : value(v) {} * HVO  
template < typename T2 > {+ m)*3~w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K:0RP?L  
} ; h0`) =  
"T'!cy  
?{n#j,v!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sC$X7h(Q+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N=kACEo  
xFJ>s-g*  
/>?d 2?  
a;(:iMCi  
  class holder >3JOQ;:d8  
  { DI\^ +P  
public : 7D,+1>5^Ne  
template < typename T > wsARH>Vz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T"z!S0I  
  { (?Yz#Yf  
  return assignment < T > (t); LTF%b AQ,  
} al2v1.Y}  
} ; >wn&+%i&  
aCanDMcBnq  
,/KHKLY7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =F`h2A;a  
gm8H)y,  
  static holder _1; ^a]:GPc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nL$tXm-x  
REw3>/=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >TE&myZ?*  
而不用手动写一个函数对象。 biJU r^n  
%ug`dZ/  
5H79) n>  
OygYP  
四. 问题分析 ?E`J-ncP  
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。 _tjH=Ff$  
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。 %w@(V([(c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1 >Op)T>{c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =\3*;59\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (z[cf|he  
:KFhryN  
五. 问题1:一致性 ?;$g,2n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DN!EsQ6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T]:5y_4?[  
`s+qz  
struct holder k";;Snk  
  { dO=<3W  
  // oxRu:+N  
  template < typename T > \nLO.,  
T &   operator ()( const T & r) const \3KCZ  
  { `@ObM[0p(  
  return (T & )r; {>i'Pb0mG|  
} v4&*iT  
} ; 5W'T7asOh  
wxoBq{r;  
这样的话assignment也必须相应改动: L3/ua  
j8PK\j[  
template < typename Left, typename Right > x&;SLEM   
class assignment Awj`6GeJ  
  { f_ ::?  
Left l; m\t %wr  
Right r;  E$G8-  
public : &1I0i[R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,+JAwII>O  
template < typename T2 > ;c'jBi5W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F8pLA@7[  
} ; g><sZqj8tt  
;%U`P8b!  
同时,holder的operator=也需要改动: :!R+/5a  
,e;(\t:  
template < typename T > 3 -5^$-7_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 67#;.}4a  
  { 9;@6iv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ut o4bs:  
} Kp"o0fh<9  
\Wo,^qR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 hWUZn``U$|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #bGt%*Re p  
SDot0`s>  
return l(rhs) = r; lAoH@+dyA+  
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。 DukCXyB*l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FuD$jsEw  
.rS0zU  
template < typename Tp > {RzlmDStV  
class constant_t <$UY{"?  
  { O|8p #  
  const Tp t; rc"Z$qU?  
public : U#Ud~Q q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U?kJXM2  
template < typename T > kefQH\<X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?&N JN/+%  
  { 8&3G|m1-2  
  return t; m:'fk;khN  
} N!,@}s  
} ; zW\&q!`IRP  
#t;@x_2yD\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -qs9a}iL  
下面就可以修改holder的operator=了 d/"e3S1  
7VR+EV  
template < typename T > .~Td /o7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A$ s4Q0Mf  
  { HQ]g{JVld\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %POoyH@D}  
} t,&1~_9  
fu33wz1$}B  
同时也要修改assignment的operator() "*?^'(yA@  
/Wt<[g#  
template < typename T2 > A_CK,S*\,&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Iz VtiX  
现在代码看起来就很一致了。 c$>Tfa'H  
Z5+qb  
六. 问题2:链式操作 './s'!Lj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (A?/D!y  
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。 wVp  
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。 )y._]is)b  
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。 ZXp=QH+f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V,lz}&3L  
zU]95I  
template < typename T > $+-2/=>Xk  
struct result_1 ,zO!`|I  
  { ,\ov$biL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bKiV<&Z5d  
} ;  w;)@2}  
!A g W @  
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: 85-00m ~  
U@DIO/C,m`  
template < typename T > IE,xiV  
struct   ref >=$( ,8"  
  { 5ILce%#zL  
typedef T & reference; ]H%y7kH8  
} ; y1z4qSeM  
template < typename T > 1^$ vmULj  
struct   ref < T &> r6JdF!\d  
  { Q/L:0ovR  
typedef T & reference; :IvKxOv  
} ; j#zUO&Q@  
QF Vy2 q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r,aV11{  
XJ.bK  
template < typename T > a|{RK}|3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^GHA,cSf  
  { F^z&s]^~  
  return l(t) = r(t); ,~>A>J  
} CB\E@u,  
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。 n](Q)h'nlo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Jwgd9a5  
6]1cy&SG  
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 }HRM6fR1S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a;8q7nC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~{/"fTif  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r< sx On  
最后的布局是: |aIY  
                Add ,p {|f}0  
              /   \ Y?ouB  
            Divide   5 z^'3f!:3  
            /   \ :  *k   
          _1     3 V]&0"HX2r!  
似乎一切都解决了?不。 <XDYnWz  
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。 &3#19v7/  
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。 ===M/}r  
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: \c(R#*0,  
rI23e[  
template < typename Right > /-4rcC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W!MO }0s  
Right & rt) const %L,mj  
  { L/t'|<m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iK%%  
} lpi^<LQ@l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jv_z%`  
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。 w7+3?'L  
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。 OXAr..  
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。 AU0pJB'  
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。 _[SW89zk  
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? W"MwpV  
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: {$5?[KD  
OTwIR<_B+  
template < class Action > C3>&O?7J*7  
class picker : public Action 9=YX9nP  
  { lXso@TNrZ0  
public : V $Y=JK@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =n7QLQU  
  // all the operator overloaded :|%k*z  
} ; %zsY=qT  
@A?Ss8p'  
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。 tX)l_ ?jVH  
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: M^S <G  
:rR)rj'  
template < typename Right > v!~tX*q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AYb-BaIc  
  { a/p} ?!\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q#M@!&  
} Pr|BhX  
$z[FL=h)?+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kMd1)6%6A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &&SA/;F  
RKru hF  
template < typename T >   struct picker_maker :k&R]bc9  
  { K;)(fc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hc#Sy:T>  
} ; &puPn:_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q &~|P}  
  { d%?$UnQ  
typedef picker < T > result; v%^"N_]  
} ; dA 03,s  
' ?tx?t  
下面总的结构就有了: 8U86-'Pq  
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。 wjEyU:  
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_@-:(O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VCf/EkC  
至此链式操作完美实现。 Q>d<4]`  
|k,M$@5s  
eICavp  
七. 问题3 ykMdH:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n[+$a)$8  
w{ +G/Ea  
template < typename T1, typename T2 > }aSTo"~m#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [8%R*}  
  { h[*:\P`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F .h A.E  
} v=8sj{g3,3  
tleWJR8oc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: dQ#$(<v[  
sx1w5rj.Y0  
template < typename T1, typename T2 > 4 x|yzUx  
struct result_2 }+] l_!v*  
  { X5_T?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; % H/V iC  
} ; X\Gbs=sf6  
-}x( MZ  
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? GUDz>(  
这个差事就留给了holder自己。 ! mb<z^>5  
    ^ jYE4gHM  
Q  h~  
template < int Order > K&'Vd@  
class holder; ' Bx"i  
template <> y <] x  
class holder < 1 > qe[P'\]L  
  { H3#rFO"C*  
public : W6^YFN  
template < typename T > fug F k  
  struct result_1 Gg TrIF  
  { 7ILb&JQ!%{  
  typedef T & result; [Fk|%;B/~  
} ; 2]:Z7Ji  
template < typename T1, typename T2 > .(g"(fgF  
  struct result_2 ]L6[ vJHx  
  { 4ux^K:z  
  typedef T1 & result; }kZ)|/]kn  
} ; 3Z_\.Z1R@  
template < typename T >  -^ceTzW+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j"5 $m@lgn  
  { vX;~m7+  
  return (T & )r; }Gf9.ACQ  
} 89Ch'D  
template < typename T1, typename T2 > ioT+,li  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wGLSei-s  
  { Um%$TGw5  
  return (T1 & )r1; 1c4@qQyo  
} JRr'81\  
} ; h?7@]&VJ  
b}HwvS:  
template <> RLNto5?  
class holder < 2 > Vw";< <0HZ  
  { p>h&SD?b  
public : ;%^T*?t  
template < typename T > Jp 7m$D%  
  struct result_1 $+WMKv@<  
  { l1UN.l'p  
  typedef T & result; ~O8Xj6  
} ; b wqd` C  
template < typename T1, typename T2 > kO}Q OL4  
  struct result_2 |%$mN{  
  { I?OnEw  
  typedef T2 & result; Y^2]*e%  
} ; 9s2 N!bx  
template < typename T > `xsU'Wd^<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *pSD[E>SU  
  { AQgagE^  
  return (T & )r; z8JdA%YBM  
}  j|owU  
template < typename T1, typename T2 > \O=t5yS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }@TtX\7(D  
  { >Pwu>  
  return (T2 & )r2; kWZ/O  
} pxV@fH+`  
} ; Z(c2F]  
~{$5JIpCm  
 2p;N|V  
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> >。 ^oXLk&d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oGKk2oP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L(`Rf0smt  
- p*j9 z  
return l(i, j) = r(i, j); N VBWF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d9pZg=$8  
tdi^e;:?  
  return ( int & )i; n-x%<j(Xf  
  return ( int & )j; 7-j=he/  
最后执行i = j; Om5+j:YM  
可见,参数被正确的选择了。 #,;X2%c  
#xNXCBl]O  
\9%RY]TK3  
ICm/9Onh&  
4h$W4NJK  
八. 中期总结 VWT\wA L  
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: s5&v~I;>e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :d} @Z}2sD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;t5e]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xB|?}uS-  
Uu(FFd~3  
"zx4k8  
h ngdeGa  
8omk4 ;  
&uLC{Ik}  
九. 简化 Q}|QgN  
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。 cUD}SOW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hx:"'m5  
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: aqoxj[V^3L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tWa_-Un3  
  +-*/&|^等 ^k}%k#)  
2. 返回引用。 {Ax{N  
  =,各种复合赋值等 ;To][J  
3. 返回固定类型。 XHYVcwmDz-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +&qj`hA-b  
4. 原样返回。 o 4cqLM u  
  operator, >Ni<itze$i  
5. 返回解引用的类型。 dZ{yNh.]  
  operator*(单目) ,+o*>fD  
6. 返回地址。 TW!>~|U)y  
  operator&(单目) woyeKOr  
7. 下表访问返回类型。 Hmv@7$9s\  
  operator[] ~]C m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qV7nF }V{  
  operator<<和operator>> X~> 2iL  
I7} o>{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %bZ}vJ5b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m)"wd$O^w  
Pj7n_&*/  
template < typename Left > RJ~I?{yR0[  
struct value_return ]x^v;r~  
  { MClvmv^  
template < typename T > , Vr'F  
  struct result_1  HV\l86}  
  { u ioBI d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ctT6va  
} ; pHv~^L%=  
sFa5#w*>  
template < typename T1, typename T2 > y)D7!s  
  struct result_2 AA~6r[*~  
  { xZ(f_Oy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &C6Z{.3V  
} ; 6\GL|#G  
} ; d!#qBn$*[  
Gb_y"rx?0  
Hl b%/&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $|n#L6k  
jyFXAs2  
下面我们来剥离functor中的operator() m j@{hGP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: } 0x'm  
!R"iV^?V  
return l(t) op r(t) (^ ;Fyf/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cUK9EOPe  
return op l(t)  "?(N  
return op l(t1, t2) :vRUb>z  
return l(t) op mIm.+U`a2  
return l(t1, t2) op ~E*`+kD  
return l(t)[r(t)] 1@ .Eh8y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5,u'p8}.  
~|.vz!A  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e{fm7Cc)D  
单目: return f(l(t), r(t)); QX >Pni  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PHv0^l]B  
双目: return f(l(t)); fFNwmH-jv  
return f(l(t1, t2)); TF-k|##G  
下面就是f的实现,以operator/为例 C">w3#M%  
a[A9(Ftn  
struct meta_divide Y=YIz>u  
  { <P#]U"?A  
template < typename T1, typename T2 > oY8S-N;(t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9~6)u=4sS"  
  { N_eZz#);  
  return t1 / t2; *g~\lFX,u  
} GMJ</xG  
} ; p 7eRAQ\'  
e9@7GaL`"S  
这个工作可以让宏来做: 8nQjD<-  
0VBbSn}Z<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jce^Xf  
template < typename T1, typename T2 > \ h4lrt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZA Xw=O5  
以后可以直接用 /R!/)sg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3 F ke#t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }J-+^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w|0w<K  
wU1h(D2&h  
_pe_w{V-b6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +*vg) F:  
E|>oseR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NvU~?WN  
class unary_op : public Rettype ^oT!%"\  
  { C)8>_PY[M  
    Left l; [6{o13mCWE  
public : 41Htsj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +?[,{WtV  
fBRU4q=^T  
template < typename T > B`i 5lD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q#!]5  
      { JOvRU DZ  
      return FuncType::execute(l(t)); <C6*-j1oz  
    } L] ce13K  
}Rx`uRx\  
    template < typename T1, typename T2 > r[Zg$CW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w!N?:}P<N  
      { F,'rW:{HMt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1@L|EFa  
    } :d,]BB  
} ; -T+7u  
qTD^Vz V  
]31UA>/TI  
同样还可以申明一个binary_op Ccx1#^`  
?N/6m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b w2KD7  
class binary_op : public Rettype bJ#]Xm(]D  
  { X cDu&6Dy  
    Left l; <JNiW8 PG  
Right r; jt?.g'  
public : /;rPzP4K6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S B# Y^!  
;LjTsF'  
template < typename T > eK=<a<tx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vl67Xtk4  
      { \8e27#PJR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %pk'YA{M)q  
    } BJ,9C.|  
@fz!]/  
    template < typename T1, typename T2 > @;K-@*k3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  s%c>Ge  
      { 4T<4Rb[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JX!@j3  
    } cEc_S42Z  
} ; . vJlTg  
K,' v{wSr  
OqcM3#  
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 E)}& p\{E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n^P~]1i   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /-v6jiM  
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。 |{en) {:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FC BsC#  
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。。。  o<Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G!L(K  
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) Tb@r@j:V  
下面是修改过的unary_op ^}PG*h|  
~Y.I;EPKt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vz1yH%~E  
class unary_op j[e<CGZ  
  { 1O{(9nNj  
Left l; xS>d$)rIj  
  2uln)]  
public : _b)=ERBbCo  
O7of9F~"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !um~P  
p6Ie?Gg  
template < typename T > -)Zp"  
  struct result_1 *@1(!A  
  { V@C8HTg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k/;%{@G)  
} ; K\3N_ztu  
PDi]zp9>H  
template < typename T1, typename T2 > xB<^ar  
  struct result_2 q<Sb>M/\,  
  { NZW)$c'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .%x%b6EI  
} ; :Ou[LF.O  
b:6NVHb%  
template < typename T1, typename T2 > G9 g -EP\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$=h'!$  
  { 3)6&)7`*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G3wkqd  
} "!F%X%/  
818,E  
template < typename T > RNMd,?dj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SE7mn6,%\  
  { \a7caT{  
  return OpClass::execute(lt(t)); B}U:c]  
} +$;* "o  
 2.>aL  
} ; M8{J  
{IgL H`@  
MX )mm^A  
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 ;b6h/*;'  
好啦,现在才真正完美了。 ALY3en9,  
现在在picker里面就可以这么添加了: p`I[3/$3  
<<M1:1  
template < typename Right > JV`"kk/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @yj$  
  { "pInb5F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o6Jhl8  
} &)ED||r,  
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。 RE%25t|  
vBLs88  
^(+@uuBx  
T jrz_o)  
<To$Hb,NP  
十. bind y)K!l :X  
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。 \`oP\|Z  
先来分析一下一段例子 %u!)1oOIz  
K 3.z>.F'h  
`P/87=h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U)6Ew4uRxV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lKBI3oYn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ov~vK\  
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。 +|6E~#zklY  
我们来写个简单的。 ^OrO&w|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n3_| # 1Qu  
对于函数对象类的版本: $[U:Dk}  
fi  
template < typename Func > 9ePR6WS4  
struct functor_trait :qvA'.L/;z  
  { ~sVbg$]\G  
typedef typename Func::result_type result_type; 08_<G`r  
} ; ZfU &X{  
对于无参数函数的版本: ,Yu2K`  
!N74y%=M  
template < typename Ret > l<UA0*t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bo &QKK  
  { *t bgIW+h  
typedef Ret result_type; IN=l|Q$8f  
} ; `,s0^?_  
对于单参数函数的版本: c|F26$rv  
Z|BOuB^   
template < typename Ret, typename V1 > H><! C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6Tg'9|g  
  { 5 J 7XVe>  
typedef Ret result_type; BYZllwxwTE  
} ; @N6KZn |R  
对于双参数函数的版本: nnuJY$O;M  
|k<5yj4?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (AT)w/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kPYQcOK8  
  { RY9Ur  
typedef Ret result_type; X<uH [  
} ; @#::C@V]  
等等。。。 @5\/L6SRfL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yJ2A!id  
,ik\MSS  
template < typename Func > s@K #M  
struct func_return RJE<1!{  
  { DG/<#SCF  
template < typename T > lTJM}K  
  struct result_1 66'AaA;0^i  
  { IRbZ ;*3dO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P`y 0FKS  
} ; I{7Hz{  
Bw4PxJs-  
template < typename T1, typename T2 > vJg^uf)  
  struct result_2 ,a\pdEPj  
  { ee*E:Ltz\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f/pr  
} ; K~14;  
} ; V3[>^ZCA  
V]|P>>`v9p  
y2@8?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ombvp;  
LLJsBHi-  
template < typename Func, typename aPicker > cxxrvP-  
class binder_1 'cf8VD  
  { '+iqbcUd,  
Func fn; qdwjg8fo4Z  
aPicker pk; cB4p.iO   
public : e2Df@8>  
O^4K o}  
template < typename T > )5l9!1j  
  struct result_1 QO3QR/Ww  
  { +\~Mx>Cn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +$D~?sk  
} ; f/]g@/`  
+"D*0gYD  
template < typename T1, typename T2 > sRSy++FRF  
  struct result_2 > 72qi*0  
  { N}7tjk   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 22"/|S  
} ; u|8yV.=R  
(Q6}N'T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LE@`TPg$R  
<'<{|$Pw  
template < typename T > j~`rc2n%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ['_G1_p  
  { <rFKJ^B  
  return fn(pk(t)); r?wE;gH  
} -,} ppTG  
template < typename T1, typename T2 > 'E~[I"0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a[Oi  
  { X5wYfN  
  return fn(pk(t1, t2)); Wj#Gm  
} 5mF"nY&lI  
} ; IQQWp@w#8  
"P {T]  
F<N{ x^  
一目了然不是么? I:,D:00+  
最后实现bind Wo~#R   
y1+~IjY  
ee{8C~  
template < typename Func, typename aPicker > O;~d ao  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pdw[#X<[`  
  { 9Sk?tl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -<.b3Mh  
} Mwd(?o  
e$y VV#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M}BqSzd*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \hFIg3  
>$p|W~x  
十一. phoenix cQldBc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l]v>PIh~N  
Rjz~n38.  
for_each(v.begin(), v.end(), -%t2_g,  
( 4]3(Vyh`  
do_ 0s8w)%4$  
[ ZdY)&LJ  
  cout << _1 <<   " , " l-RwCw4f  
] "1Oe bo2  
.while_( -- _1), #OVf2  "  
cout << var( " \n " ) ::A]p@  
) l:H}Y3_I  
); Ff @Cs0R  
and)>$)|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: L.) 0!1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +$H`/^a.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J)leRR&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )Y}8)/Pud  
&p#$}tm  
PK<+tIm\  
template < typename Cond, typename Actor > Z/hgr|&}  
class do_while \,5OPSB  
  { { |[n>k   
Cond cd; aZ{]t:]  
Actor act; Kt3 ]r:&J  
public : 9k[>(LC  
template < typename T > !*@sX7H  
  struct result_1 2[qlEtvQ  
  { w `0m[*  
  typedef int result_type; o0'!u  
} ; Au-h#YV  
WVfwt.Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H~Fb=.h]U  
:7-2^7z)  
template < typename T > ~'<ca<Go|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I?_YL*  
  { @XL5$k[Y  
  do -@EAL:kY  
    { M$0-!$RY  
  act(t); yMoV|U6  
  } _pS |bqF  
  while (cd(t)); qu:nV"~_  
  return   0 ; p\ }Ep  
} *P.Dbb8vn  
} ; }[gk9uM_7  
U'(@?]2 <G  
shAoib?Kw:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iYk4=l  
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。 6,q}1-  
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。 6*\WH%  
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。 yxx'g+D*  
下面就是产生这个functor的类: y]e[fZ`L  
R ]! [h  
-)p S\$GC  
template < typename Actor > rV0X*[]J>  
class do_while_actor t/57LjV  
  { RMvq\J}w!  
Actor act; 9cwy;au  
public : C@3`n;yZ=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F?B`rw@xr  
Qmg2lP.)  
template < typename Cond > ^f%hhpV@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sb& $xWL  
} ; y9xvGr[l  
W#.+C6/  
4,]z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {%b*4x0?  
最后,是那个do_ zv8AvNDK  
Sd |=*X  
._i|+[  
class do_while_invoker ~>"m`Q&[  
  { zvgy$]y'\  
public : !Enq2  
template < typename Actor > 3~o#1*->  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (/a#1Pd&  
  { ;LXwW(_6d  
  return do_while_actor < Actor > (act); p-Jp/*R5  
} 9z$fDs}.q  
} do_; Sr#\5UDS  
[Ep%9(SgA'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D02(6|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G8t9Lx  
最后来说说怎么处理break和continue !w;oVPNg  
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。 \~!!h.xR  
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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