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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u;1/.`NPB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $50rj  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 90JD`Nz  
+oKp>-  
Fe8JsB-  
aRFLh  
  class filler  z.fh4p  
  { n#@/A  
public : VA4>!t)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J[E_n;d1  
} ; {z)&=v@  
u{Jv6K,  
cI}qMc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O^fg~g X  
8\,|T2w,X  
A)9[.fhx  
*Z0Y:"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6{h+(|.(  
&0B< iO<f  
/ S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @oC# k<  
xs<~[l  
3#fu; ??1.  
7P3PQ%:  
二. 战前分析 b=:$~N@Y  
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。 (!F Uu  
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 f tBbO8e  
]3.Un,F  
Cj~45)r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v(ABZNIn  
  /* --------------------------------------------- */ Nda,G++5(  
vector < int *> vp( 10 ); $@m)8T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;8WgbR)ZLU  
/* --------------------------------------------- */ qyXx`'e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !'uLV#YEZ  
/* --------------------------------------------- */ >r Nff!Ow  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y|ONCc  
  /* --------------------------------------------- */ diXb8L7B;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Wtl0qug  
/* --------------------------------------------- */ mNcoR^(VN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cSdkhRAn  
CPRv"T;?  
,:yv T6)p  
=n $@  
看了之后,我们可以思考一些问题: uP,{yna(  
1._1, _2是什么? `x;8,7W;B  
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。 ) V}q7\G~  
2._1 = 1是在做什么? k+k&}8e  
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。 $'$#Xn,hU  
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。 _4E . P  
GKPC9;{W  
e_C9VNP  
三. 动工 _n9+(X3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y'sy]Q~  
J &,N1B  
\Y'#}J"dh  
e|wH5(V  
template < typename T > ?VM#Nf\  
class assignment Dd+ f,$  
  { %(4G[R[  
T value; nnBgTtsC]  
public : V\axOz!  
assignment( const T & v) : value(v) {} .E !p  
template < typename T2 >  ESOuDD2<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <0[{Tn  
} ; <:#O*Y{  
1VW;[ ocQ  
AF{k^^|H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >`rK=?12<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }qUNXE@  
6 bL+q`3>  
z1\G,mJK  
Mwdh]I,#  
  class holder .K![<e Z  
  { /'|'3J]HP  
public : m35Blg34  
template < typename T > Q(lj &!?1k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MFHPh8P  
  { UA4Q9<>~  
  return assignment < T > (t); } g  WSV  
} U\S%Jq*  
} ; ?p{xt$<p  
\jn[kQ+pJ  
<j1l&H|ux,  
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: a,Gd\.D  
5,:tjn  
  static holder _1; s:Us*i=H,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a!"81*&4#  
)c@I|L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $[VeZ-  
而不用手动写一个函数对象。 DQg:W |A  
l*[.  
myH:bc>6  
9IL#\:d1  
四. 问题分析 4!lbwqo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5GK=R aV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 N" |^AF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `Rj<qz^7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mi|O)6>8n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?{#P.2  
Cna@3)_  
五. 问题1:一致性 dN>XZv  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W38My j!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0pYz8OB  
w<_.T#  
struct holder fys@%PZq  
  { 8WWRKP1V  
  // g~d}?B\<@  
  template < typename T > Egt;Bj#%  
T &   operator ()( const T & r) const x8p#WB  
  { |u)?h] >  
  return (T & )r; &Pt|  
} EWN$ILdD  
} ; .<v0y"amJ  
ToJV.AdfT  
这样的话assignment也必须相应改动: ]?,47,[<  
'<f4POy!  
template < typename Left, typename Right >  TyMR m  
class assignment ?8Cxt|o>  
  { )rD] y2^<  
Left l; !@-j!Ub  
Right r; oaI7j=Gp  
public : 7\^b+*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ,[ +  
template < typename T2 > .LafP}%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f+0dwlIlC$  
} ; iR4CY-  
9>psQ0IRvr  
同时,holder的operator=也需要改动: MoA2Cp;8X  
GFvZdP`s4  
template < typename T > , j ,[4^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >H@ dgb  
  { }M f}gCEW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I"3Qdi  
} ?)Lktn9%  
YP~d1BWvf  
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。 EA75 D&>I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _6qf>=qQ`"  
BW:&AP@B  
return l(rhs) = r; 8E/$nRfO d  
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。 AEK* w4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [8Ub#<]]  
uf`o\wqU  
template < typename Tp > ~/[cZY @  
class constant_t po"M$4`9  
  { {AIP\  
  const Tp t; RrLQM!~  
public : 1*?IDYB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N!;Y;<Ro_  
template < typename T > E?z 3&C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HeGGAjc  
  { ,e>C)wq;  
  return t; M#})  
} /'E+(Y&:J  
} ; $$ {ebt  
c@ En4[a'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 * ok89 ad  
下面就可以修改holder的operator=了 ] V]~I.  
6\O4R  
template < typename T > ix^:qw;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yqlkf$?  
  { "eI-Y`O,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j3`:;'L  
} H` Q_gy5Z(  
+Qu~UK\   
同时也要修改assignment的operator() -N5r[*>  
S=[K/Kf-  
template < typename T2 > QfU 0*W?r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GfQMdLy\Z  
现在代码看起来就很一致了。 5#d"]7  
bm%2K@ /U  
六. 问题2:链式操作 8[f]9P/i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xQ1&j,R]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @)VJ,Ql$Y  
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。 O:r<es1  
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。 CJjma=XH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DXKk1u?Tq  
3`#sXt9C  
template < typename T > nUmA  
struct result_1 #zrD i  
  { @[zPN[z .  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /RmLV  
} ; HJBUN1n  
}K"=sE  
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 &w)@DOe  
dSIMwu6u  
template < typename T > kp<9o!?)  
struct   ref (U!WD`Ym  
  { L4.yrA-]C%  
typedef T & reference; XFYCPET  
} ; :BMUc-[  
template < typename T > wi*Ke2YKP  
struct   ref < T &> Jd1eOeS  
  { 9jaYmY]~  
typedef T & reference; s26s:A3rh  
} ; iv#9{T  
/J{P8=x}_:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~DqNA%Mb  
"793R^Tz  
template < typename T > 76=uk!#3{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'y-IE#!5  
  { xZ`t~4qR  
  return l(t) = r(t); aH"tSgi  
} 4CX*  
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。 $C#~c1w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U@f3V8CPy  
.&r] ?O  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 seAkOIc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L$@RSKYp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e yTYg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e;rs!I !Yw  
最后的布局是: cty~dzX^  
                Add Q:_pW<^  
              /   \ 2U~oWg2P  
            Divide   5 IeN!nK-  
            /   \ Bu!Gy8\  
          _1     3 dP)8T  
似乎一切都解决了?不。 j nI)n*  
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。 %*}JDx#@  
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。 lzS"NHs<g(  
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: 0" R|lTYq  
Mv4JF(,S  
template < typename Right > =N7N=xY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X$JKEW;0BP  
Right & rt) const ^o?.Rph|i]  
  { #B+2qD>E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); / d6mlQS  
} u{6*}6@fi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;'gzR C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )%,bog(x  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4,$x~m`N  
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。 [FyE{NfiJ%  
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。 =9pFb!KX  
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? S'3l<sY  
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: .6vQWt7@  
i"w$D{N  
template < class Action > b GwLfU  
class picker : public Action  KsUsj3J  
  { L]HY*e  
public : /}M@ @W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3)Paf`mr  
  // all the operator overloaded rxa8X wo8  
} ;  Nu9mK  
I9>1WT<Yy  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s BRw#xyS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t}'Oh}CG  
8swj'SjX  
template < typename Right > cp.)K!$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xTAC&OCk^[  
  { N@j|I* y|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o"UqI  
} :1.$7W t  
rm"bplLZA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hsfVKlw-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 FirmzB Il5  
GhpH7% s  
template < typename T >   struct picker_maker >mt<`s  
  { vZXyc *  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3s>& h-E  
} ; .}CP Z3y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +Do7rl  
  { PeE'#&w n  
typedef picker < T > result; &p4q# p7,  
} ; urog.Q  
:_H$*Q=1  
下面总的结构就有了: p=7kFv  
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。 mH}AVje{ `  
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。 .6.oqb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L"('gc!W  
至此链式操作完美实现。 %C)U F  
;o8cfD.z  
q)!{oi{x(  
七. 问题3 /{qr~7k,oQ  
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。 L:B&`,E  
C{Npipd}v  
template < typename T1, typename T2 > V?5_J%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l"ih+%S  
  { r}vI#;&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `9 $?g|rB  
} +o_`k!  
TXy*-<#vR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [0IeEjL  
IlS{>6  
template < typename T1, typename T2 > M)3h 4yQ  
struct result_2 1>|p1YZ"  
  { \6@}HFH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v3@)q0@  
} ; x28Bz*O  
BJlF@F#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }25{"R}K  
这个差事就留给了holder自己。 7dU X(D,?  
    kv5D=0r  
"pHQ  
template < int Order > 78NAcP~6c  
class holder; !)&-\!M>  
template <> Gzm[4|nO^  
class holder < 1 > VY![VnHsB  
  { sY1*Wo lA  
public : o.j;dsZ  
template < typename T > lkl#AH  
  struct result_1 Mb/R+:C`  
  { Wje7fv  
  typedef T & result; lz# inC|  
} ; {O!fV<Vx 9  
template < typename T1, typename T2 > A)VOv`U@2  
  struct result_2 =zbrXtp,  
  { 6o6m"6  
  typedef T1 & result; /=-E`%R}!  
} ;  T>LtN  
template < typename T > ,sJ{2,]~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n){\KIU/O  
  { Rhr]ML  
  return (T & )r; 3EzI~Zsx  
} NP|U |zn  
template < typename T1, typename T2 > i44KTC"sB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [c3hwogf:  
  { LfK <%(:  
  return (T1 & )r1; EcP"GO5  
} 5@Rf]'1B0  
} ; /j.V0%  
7AtJ6  
template <> =P2T&Gb  
class holder < 2 > &uk?1Z#j  
  { _u.l|yR  
public : lYq R6^  
template < typename T > 9-L.?LG  
  struct result_1 aP4r6lLv+  
  { |@Z QoH  
  typedef T & result; P:CwC"z>sS  
} ; m~X:KwK4  
template < typename T1, typename T2 > D4 e)v%  
  struct result_2 eaCEZHr$  
  { 33 N5>}  
  typedef T2 & result; =k0l>)  
} ;  BeP0lZ  
template < typename T > JqFFI:Q5a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *a\1*Jk  
  { i\,#Z!  
  return (T & )r; 6IeHZ)jGj  
} Dwwh;B  
template < typename T1, typename T2 > v`no dI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "9R3S[  
  { %Wu3$b  
  return (T2 & )r2; ~2 =B:;  
} 5w{_WR6,  
} ; Jd)|== yD  
Z=wLNmH  
"rkP@ja9n  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }X}fX#[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?;}2 Z)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Soq 'B?>  
oSTGs@EK  
return l(i, j) = r(i, j); lgre@M]mg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~0ZP%1.B3  
yPuT%H&i  
  return ( int & )i; 3<?(1kSo>>  
  return ( int & )j; _%"/I96'  
最后执行i = j; -CxaOZG  
可见,参数被正确的选择了。 )<jj O  
Ue~M .LZb  
o- GHAQ  
&e2") 4oh  
1oodw!hW  
八. 中期总结 MheP@ [w|@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8]+hfB/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8+ Hho@=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IDwneFO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QiB:K Pz[  
Z\`uI+`  
6(X(f;MEl  
oGXT,38*  
s6!aGZ  
3X%>xUI  
九. 简化 9<,\ +}^{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 aq[kKS`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |<9 R%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \>M3E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -pyTzC$HO  
  +-*/&|^等 ~?S/0]?c  
2. 返回引用。 i!sKL%z}  
  =,各种复合赋值等 7e>n{rl  
3. 返回固定类型。 :'a |cjq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >L5[dkg%  
4. 原样返回。 lHr?sMt  
  operator, /ey}#SHm,  
5. 返回解引用的类型。 w_4`Wsn  
  operator*(单目) ?v `0KF  
6. 返回地址。 [ 98)7  
  operator&(单目) zJXU>'obe  
7. 下表访问返回类型。 qKZ~)B j  
  operator[] Bo)w#X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -=2tKH`Q  
  operator<<和operator>> 0zdH6 &  
M>8#is(pV  
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。 #t po@pJsE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [ 7Q|vu  
<5?.S{Z9  
template < typename Left > m03;'Nj'7#  
struct value_return M~p=OM<  
  { +-K-CXt  
template < typename T > 2NqlE  
  struct result_1 kf.w:X"i  
  { - =QA{n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oB#KR1 >%7  
} ; ^Jsx^?  
2["bS++?  
template < typename T1, typename T2 > y kwS-e  
  struct result_2 1Ep!U#Del  
  { G-9]z[\#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l<! ?`V6}  
} ; A0 x*feK?  
} ; m".8-  
$x#Y\dpS  
`a98+x?JF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7_ZfV? .  
 b-yfBO  
下面我们来剥离functor中的operator() wHAoO#`wn5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +{4ziqYj  
$5s?m\!jZz  
return l(t) op r(t) pma'C\b>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DF P0WXbOE  
return op l(t) d 0$)Y|d>  
return op l(t1, t2) GUJx?V/[  
return l(t) op MG<F.u  
return l(t1, t2) op /87?U; |V  
return l(t)[r(t)] rp{q.fy'U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K!0vvP2H  
DO8@/W( `  
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: OpW4@le_r  
单目: return f(l(t), r(t)); 6;"jq92in*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7GB>m}7  
双目: return f(l(t)); &r;-=ASYzV  
return f(l(t1, t2)); TW7jp  
下面就是f的实现,以operator/为例 xOt%H\*k"  
AKzhal!  
struct meta_divide :Fm;0R@/k  
  { N/4`afiV.  
template < typename T1, typename T2 > )t0Y-),vA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H?m9HBDpn  
  { Fr`"XH  
  return t1 / t2; PsjSL8]  
} ,W'`rCxJ  
} ; ! c4pFQB  
"6[fqW65  
这个工作可以让宏来做: 5k)/SAU0  
1}%vZE2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [z5pqd-  
template < typename T1, typename T2 > \ x9hkE!{8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `07xW*K(\Y  
以后可以直接用 h;u8{t"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |$f.Qs~?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 < HlS0J9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {U= Mfo?AH  
V\5ZRLawP  
fzT|{vG8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 AvfSR p  
+fBbW::R^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eG55[V<!  
class unary_op : public Rettype ('hr;s=  
  { R7+3$F5B  
    Left l; 2? 9*V19yu  
public : 7_xQa$U[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y@)/iwq  
0hVw=KDO9:  
template < typename T > outAZy=R;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qRlS^=#  
      { >> yK_yg  
      return FuncType::execute(l(t)); F%Oy4*4  
    } yr8 b?m.x  
(S3\O `5  
    template < typename T1, typename T2 > HRS^91aK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TmZ sC5  
      { |=&[sC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j> Ce06G  
    } U$-Gc[=|  
} ; OHTJQ5%zL  
JVy-Y  
~\B1\ G  
同样还可以申明一个binary_op DyhW_PH2J  
!~#zH0#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ac{"$P`  
class binary_op : public Rettype jrJ!A(<)  
  { u*u3<YQ  
    Left l; 6b`3AAGU"  
Right r; eb&#sZ  
public : olda't  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,/*L|M/&5  
>|Yr14?7  
template < typename T > y:,Ro@H%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oM ey^]!  
      { v o<'7,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;:nx6wi  
    } 'b1k0 9'  
StZ GKY[Q  
    template < typename T1, typename T2 > mu`:@7+Yp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NNDW)@p6z  
      { <vS3 [(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c"F3[mrff  
    } '&v.h#<  
} ; ~gZ"8frl  
K{DsGf ,  
Cb:}AQ=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2aj9:S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p8gm=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g }\ G@7Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 xb8S)zO]Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `_"F7Czn  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .l1uqCuB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "L ,)4v/J  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d!>.$|b  
下面是修改过的unary_op vNo(`~]c  
T'C^,,if  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'Z ;8-1M?O  
class unary_op }[2  
  { 5 1&||.  
Left l; $?`-} wY  
  }K F f  
public : Hst]}g' .  
*n]f)Jc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K9 G1>*  
ZH<: g6  
template < typename T > oyfY>^bs  
  struct result_1 #^FDG1=  
  {  Q6qIx=c4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {"e)Jj_=  
} ; cl,\N\  
+q<G%PwbV  
template < typename T1, typename T2 > E]@$,)nC  
  struct result_2 )O}q{4,}  
  { *.F^`]yz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 >}x9D  
} ; b9Fd}WZz  
X>-|px$vy  
template < typename T1, typename T2 > 'aV/\a:*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NQ&\t[R[  
  { r. z=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GycW3tc]_&  
} l4O&*,}l##  
U=ek_FO  
template < typename T > z.vE RP56  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q vc$D{z  
  { h;C/} s  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z.QgL=  
} r3;@  
oeKVcVP|'&  
} ; xa"8"8  
c;6[lv  
<y`M Upf]  
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 bfV&z+Rv-5  
好啦,现在才真正完美了。 \-`,fat  
现在在picker里面就可以这么添加了: @yImR+^.7  
`W=3_  
template < typename Right > \img   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MJ?fMR@  
  { ojva~mnFf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n Y)H-u^  
} Q# Yba  
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。 -ZVCb@%  
x9!3i{_  
qdCcMcGt  
zhdS6Gk+  
QKB*N)%6  
十. bind (/ qOY  
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。 1fOH$33  
先来分析一下一段例子 ]_5qME#N  
;udV"7C  
U0J_ 3W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GZt L-   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WeiDg,]e$b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qG)M8xk  
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。 63PSYj(y  
我们来写个简单的。 $p;<1+!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xQ0.2[*5  
对于函数对象类的版本: o)2KQ$b>Q  
@{q:179w^  
template < typename Func > '>:c:Tewy  
struct functor_trait Wc HL:38  
  { ;R[w}#Sm  
typedef typename Func::result_type result_type; 'c/S$_r  
} ; "tF#]iQQ u  
对于无参数函数的版本: q]2t3aY%  
;@<Rh^g]  
template < typename Ret > wrhGZ=k{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZBuh(be  
  { E' _6v  
typedef Ret result_type; 1@:BUE;jZ  
} ; MHqk-4Mz  
对于单参数函数的版本: "$k rK7Z  
vrq5 +K&||  
template < typename Ret, typename V1 > = 9!|%j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?RPVd8PUhN  
  { *Roqie  
typedef Ret result_type; 8= "01  
} ; evvv&$&  
对于双参数函数的版本: OB4nE}NO  
up!54}qy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Dq[Z0"8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z]/!4+  
  { ua!43Bp  
typedef Ret result_type; j"r7M|Z+V  
} ; ]|_UpP8EP  
等等。。。 b*)F7{/Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3lsfT-|Wt&  
%?X6TAtH  
template < typename Func > gwyX%9  
struct func_return {!&^VXZIT  
  { =Cc]ugl7-  
template < typename T > c5(4rT{(m  
  struct result_1 z7_h$v  
  { 1c|{<dFm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _$KE E|9  
} ; /hSEm.<  
1|dXbyUd  
template < typename T1, typename T2 > 7 MS-Gs|  
  struct result_2 e<$s~ UXv  
  { 3gv@JGt7`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NjbIt=y  
} ; t{-*@8Ke  
} ; )kEH}P&  
<Rfx`mn  
_0|@B8!J?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wx8Qz,Z  
&!F"3bD0  
template < typename Func, typename aPicker > WH_ W:  
class binder_1 ]E $bK  
  { >rXDLj-e  
Func fn; 7.kgQ"?&  
aPicker pk; HX{K5+  
public : 9qk J<  
g(C/J9J  
template < typename T > K5HzA1^  
  struct result_1 =Eb$rc)  
  { ;}H*|"z;!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VVbFn9+V  
} ; Qp9QS yMs}  
8ZCR9%  
template < typename T1, typename T2 > b}&.IJ&40j  
  struct result_2 /@64xrvIl=  
  { VwKfM MI8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =I0J1Ob  
} ; f#McTC3C  
wb>"'%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NJCSo(O  
&2nICAN[  
template < typename T > sI6I5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /r8sL)D+  
  { A=sz8?K+`  
  return fn(pk(t)); [!#}#  
} G- |  
template < typename T1, typename T2 > WmOu#5*;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GX=U6n>  
  { J"-/ok(<@  
  return fn(pk(t1, t2)); R*?!xDJ  
} ^Y%<$IFG  
} ; WRrg5&._q  
|kY  
ibn\&}1  
一目了然不是么? mU]pK5  
最后实现bind RivhEc1h%  
?{P$|:ha  
'Ck:=V%}g  
template < typename Func, typename aPicker > g 'td(i[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;9<?~S  
  { y;%\ w-.\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M/,lP  
} NHcA6y$Cz  
J+T tM>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b2H -D!YO^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0p+3 6g  
kjDmwa+91T  
十一. phoenix Nza@6nI"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oIniy{  
FNs$k=* 8  
for_each(v.begin(), v.end(),  @{Dfro  
( .7M.bpmqE  
do_ SkmKf~v  
[ *zMt/d*<&  
  cout << _1 <<   " , " Z_a@,k:+[  
] >S8 n 8U  
.while_( -- _1), b4f3ef  
cout << var( " \n " ) -q(*)N5.2  
) 2St<m-&  
); FOteN QTj  
\t%iUZ$  
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: '#>Fe`[  
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 4];>O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5LZs_%#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P @Fx6  
QX42^]({;c  
x=-(p}0o;<  
template < typename Cond, typename Actor > DXFDs=u  
class do_while r?w>x`  
  { jxZf,]>T  
Cond cd; Dk&(QajL  
Actor act; ~pHuh#>  
public : '-mzt~zGOY  
template < typename T > ?mF:L"i  
  struct result_1 S..8,5mBH  
  {  :YPi>L5  
  typedef int result_type; }=JS d@`_  
} ; A H=%6oT2  
ArScJ\/Nwv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KE~.f(  
2`rJr  
template < typename T > omznSL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'V8o["P  
  { 0+[3>Ny 0  
  do `l6OQdB3W  
    { AAqfp/DC  
  act(t); B%`| W@v  
  } .V\~#Ro$G  
  while (cd(t)); hi4-Z=pl  
  return   0 ; &M tF  
} t 1~k+  
} ; ,tDLpnB@;  
pMY7{z  
[XH,~JZJj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CpK:u! Dn  
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。 "a(e2H2&T4  
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。 (zxL!ZR<  
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。 N<<O(r  
下面就是产生这个functor的类: ?NvE9+n  
0:-z+`RHE  
';}:*nZ//_  
template < typename Actor > K7C!ZXw~  
class do_while_actor K4o']{:U  
  { LK!sk5/  
Actor act; (pHJEY  
public : 0d+b<J,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _ nz^+  
/sn }Q-Zy2  
template < typename Cond > mY[*Cj3WJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; atW^^4 :  
} ; feH&Ug4?G  
g-,lY|a  
-[&Z{1A4x4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gI9nxy  
最后,是那个do_ 8k)*f+1o  
,1cpV|mAr  
(D6ks5Uui  
class do_while_invoker 4sX? O4p  
  { -m[ tYp,q  
public : 6`%|-o :  
template < typename Actor > +t&+f7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z [l+{  
  { c}|} o^  
  return do_while_actor < Actor > (act); .3jijc j  
} >o%X;U 3  
} do_; vbX.0f "n  
Q@8(e&{#W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +>AVxV=A#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K>5 bb  
最后来说说怎么处理break和continue &x=_n'  
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。 E2z=U  
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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