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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =~W=}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -~(d_  
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, 6XCFL-o-  
T+RC#&>  
"Vl4=W)u  
WPpO(@sn  
  class filler T4}Wg=UKg  
  { 8_Uh h5[  
public : ':tdb$h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @x!+_z  
} ; =6 zK 1Z  
t\YM Hq<Y  
Nr*X1lJ6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fdwP@6eh  
>/ A'G  
GNrRc3dr$  
+C,/BuG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z>y# ^f)r  
?>V>6cDQ  
t54?<-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XHJ` C\xR  
!J@!2S 9  
E>5p7=Or;"  
:O&jm.2m  
二. 战前分析 BAvz @H  
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。 88S:E7 $  
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 1$C?+H  
HIE8@Rv/3  
^LB]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f2M*]{N  
  /* --------------------------------------------- */ Dyo^O=0c  
vector < int *> vp( 10 ); xz.M'az\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @K*W3&TO  
/* --------------------------------------------- */ lEHXh2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6:; >id${  
/* --------------------------------------------- */ /~;!Ew|q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uHmvHA~/c8  
  /* --------------------------------------------- */ q`L )^In"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]&D= *:c  
/* --------------------------------------------- */ |=,jom  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2&]LZ:(  
$- %um  
]63! Wc  
Rcw[`q3/  
看了之后,我们可以思考一些问题: q I~*G3  
1._1, _2是什么? Q_iN/F  
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。 L%\Wt1\[  
2._1 = 1是在做什么? _&s pMf  
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。 ~&MDfpl  
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。 J#i7'9g  
6P>}7R}  
&)||~  
三. 动工 ohe[rV>EX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6~W@$SP,F  
ZPb30M0  
]W2#8:i  
+O9x8OPHW  
template < typename T > {~Jk(c~I  
class assignment CP%^)LX *  
  { 7D:rq 8$\  
T value; v_/<f&r  
public : hp9LV2_5  
assignment( const T & v) : value(v) {} #wRhR>6  
template < typename T2 > ,5}w]6bCr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xJ. kd Tr  
} ; q%$p56\?3  
`0M6<e]C  
u1#(~[.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :p]e4|R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #rBfp|b]1  
2?Jw0Wq5D  
a L+>XN  
|?g-8":H8P  
  class holder Xa?igbgAwx  
  { GtZ.' ?-  
public : /JC1o&z_T  
template < typename T > A]i!131{w|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dlCYdwP  
  { [Eu) ~J*  
  return assignment < T > (t); 8uH8)  
} .n YlYY'   
} ; `G`R|B  
62_k`)k  
eXK3W2XF  
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: Xz)F-C27h  
/Qr`au  
  static holder _1; VWHpfm[r%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9Scg:}Nj  
G'-#99wv.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $m*Gu:#xm&  
而不用手动写一个函数对象。 e_KfnPY   
:0 n+RL*5  
?0* [ L  
`t)9u^[<(  
四. 问题分析 rEj[XK  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?(d1;/0v>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C<(oaeQY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  @,k5T51m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t? 6 et1~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /PTRe5-7  
t;h`nH[  
五. 问题1:一致性 {9V.l.Q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a4 N f\7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Is }kCf  
-wg}X-'z0  
struct holder 3Zd,"/RH  
  { ;e5PoLc  
  // z rSPa\M  
  template < typename T > YT(Eh3ID  
T &   operator ()( const T & r) const BPt? 3tC  
  { j"h/v7~  
  return (T & )r; v=lW5%r,'  
} }a~hd*-#  
} ; e]88 4FP  
7G-?^  
这样的话assignment也必须相应改动: ws!~MSIy  
hPBBXj/=  
template < typename Left, typename Right > &U|c=$!\  
class assignment 0`c{9gY.  
  { 2m yxwA5  
Left l; 0g|5s  
Right r; =NC??e{  
public : a0sz$u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h`1<+1J9  
template < typename T2 > MAFdJ +n#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Wmcd{MOS  
} ; d:K\W[$Bz  
w($a'&d`0  
同时,holder的operator=也需要改动: `<se&IZE  
=cjO]  
template < typename T > pl&nr7\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LiT%d  
  { 0@cIj ]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3_XLx{["'  
} f2IH2^)P  
\N0vA~N.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ? F #&F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  MYy58N  
s~ 8 g  
return l(rhs) = r; e c]kt'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1;=L] L?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: klm>/MXI`  
BK%B[f*[OA  
template < typename Tp > o6O-\d7^M  
class constant_t 0x-g0]  
  { Zhfg  
  const Tp t; <5z!0m-G  
public : r4 *H96l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Pa3-0dUr  
template < typename T > W$zRUG-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aH_c84DS  
  { `Fr ,,Q81\  
  return t; zG ='U  
} 4DCh+|r  
} ; ;Y*K!iFWH  
;(`bP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *GE6zGdN  
下面就可以修改holder的operator=了 tf6m .  
hp'oiR;~w  
template < typename T > Wds>'zzS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t(*n[7e  
  { 'M"z3j]m-,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IVSC7SBiT  
} T"Y#u  
9#:nlu9  
同时也要修改assignment的operator() M+ %O-B  
3O$l;|SX  
template < typename T2 > ~+4lmslR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u5}:[4N%I  
现在代码看起来就很一致了。 #  `E  
9S]pC?N]E  
六. 问题2:链式操作 qK%N{ro[{?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ln,<|,fZN  
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。 *P*~CHx>  
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。 ]w6 F%d  
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。 .euA N8L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K _VIk'RB  
$mGzJ4&  
template < typename T > Z. gb'  
struct result_1 tB>!1}v  
  { sX~E ~$_g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q*#Lr4cm{  
} ; fW2NYQP$:  
g3kbsi7_:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Hu<]*(lK%  
G)< B7-72;  
template < typename T > S,:!H@~B  
struct   ref wd*B3  
  { aYa`ex  
typedef T & reference; _)5E=  
} ;  <Y"RsW9  
template < typename T > Zt9G[[]  
struct   ref < T &> K@1gK<,a  
  { G>vK$W$f N  
typedef T & reference; 6NV592  
} ; 8wkhbD|;  
xFp$JN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V"4L=[le  
jq)Bj#'7  
template < typename T > A` _dj}UF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _\+]/rY9o  
  { Jp"29 )w  
  return l(t) = r(t); eWv:wNouk  
} )Q`Ycz-  
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。 1<m`38'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s&nat4{B  
D@uVb4uK  
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 :(US um  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [&99#7B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j$Ndq(<tG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q9OCf"n$  
最后的布局是: .S,E=  
                Add F;#$Q  
              /   \ "G>d8GbIh  
            Divide   5  ri4z^1\  
            /   \ n[DRX5OxR'  
          _1     3 _$$.5?4  
似乎一切都解决了?不。 ((]i}s0S  
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。 vE(]!CB  
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。 }@6Ze$ >  
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: M2cGr  
Nxt:U{`T'  
template < typename Right > *D%w r'!>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k vZw4Pk  
Right & rt) const P.Bwfa  
  { n32"cFPpT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #:BkDidt2v  
} $>#0RzU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ' :_9o5I  
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。 L,A+"  
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。 \ejHM}w3,  
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。 3\}u#/Vb  
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。 yOz6a :r  
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%k7n+ICQ4  
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: h9 DUS,G9,  
$Z)u04;&@  
template < class Action > 0#TL$?=|  
class picker : public Action KS(H_&j  
  { ^=^\=9" b  
public : 5B)&;[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kF^4kCJ@  
  // all the operator overloaded B0|W  
} ; "[7-1}l  
99*k&mb  
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。 1A'eH:$  
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: `,SL\\%u  
T5T%[Gv  
template < typename Right > #%QHb,lhl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v@QnS  
  { P `@Rt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F<{,W-my `  
} :y7K3:d3  
)e5=<'f 1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >x*[izr/K  
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。 J/P[9m30[  
eZa7brC|  
template < typename T >   struct picker_maker !`N:.+DT  
  { 'd Be,@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kiJ=C2'&  
} ; )rP,+B?W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^BLO}9A{P  
  { kCEuzd=$V  
typedef picker < T > result; nxV!mh_  
} ; J:W+'x`@  
L }{3_/t  
下面总的结构就有了: KF#^MEw%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y}oA!<#3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0IqGy}+VU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Gn4b*Y&M]3  
至此链式操作完美实现。 ^vM6_=g2E%  
l4i 51S"  
]wDqdD y7S  
七. 问题3 bv h#Q_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 o_Z9\'u  
uMva5o  
template < typename T1, typename T2 > d #1& "(   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xltN-<n7  
  { MzUKp"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zAM9%W2v_  
} Nb:j]U  
hd'fWFW N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @k;65'"Q  
7"2BZ  
template < typename T1, typename T2 > 2?%4|@*H?  
struct result_2 @` Pn<_L  
  { )jl@ hnA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8hS^8  
} ; i/-IjgM"-  
e0 y.J  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |MKR&%Na  
这个差事就留给了holder自己。 #2i$:c~  
    @mZK[*Ak<*  
7#+Ih-&EQ  
template < int Order > ][l5S*CC_  
class holder; W=A0+t%XC  
template <> 'Up75eT  
class holder < 1 > ]T/%Bau  
  { {M:/HQo  
public : n:4 0T1: q  
template < typename T > l=9D!6 4  
  struct result_1 =7TWzUCO#  
  { |-vyhr 0  
  typedef T & result; MF.!D;s  
} ; {J1rjrPo  
template < typename T1, typename T2 > D3aX\ NGP  
  struct result_2 ?;](;n#lU  
  { t)8c rX}P  
  typedef T1 & result; Tx&H1  
} ; *0,*F~n  
template < typename T > H#GR*4x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -SD:G]un  
  { }Y.@:v j  
  return (T & )r; n1|]ji[c  
} )x [=}0C  
template < typename T1, typename T2 > wH@< 0lw`<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zx "EAF{  
  { `m1stK(PO  
  return (T1 & )r1; RgFpc*.T  
} n5xG4.#G  
} ; `::j\3B&Y-  
W'k&DKhTqF  
template <> !^L}LtqHI  
class holder < 2 > Rq(+zL(f  
  { ZHA&gdK@  
public : H"pYj  
template < typename T > FLPN#1  
  struct result_1 E.$//P n|1  
  { #F .8x@  
  typedef T & result; /-<]v3J  
} ; WR.7%U';  
template < typename T1, typename T2 > Rbm+V{EF&  
  struct result_2 [uie]*^  
  { YA8/TFu<_  
  typedef T2 & result; J=^5GfM)J  
} ; {QK9pZB  
template < typename T > 2 (ux  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *X|%H-Q:H`  
  { 'uUa|J1mu  
  return (T & )r; ioTqT:.  
} t?uw^nV3E  
template < typename T1, typename T2 > R'K /\   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t@cBuV`9c  
  { /KvpJ4  
  return (T2 & )r2; \hzx?  
} Pd  6  
} ; #2.C$  
r Z5eXew6  
?K}KSJ6_  
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> >。 P#A|Pn<p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Dhg/>@tw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )[sSCt]  
Pt;\]?LVrD  
return l(i, j) = r(i, j); +xmZK<{<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wAb_fU&*  
C$c.(5/O  
  return ( int & )i; DUm/0q&  
  return ( int & )j; 1^;&?E  
最后执行i = j; nDchLVw  
可见,参数被正确的选择了。 iN`L*h  
S 1Ji\  
Q([g1?F9*  
FUPJ&7+B  
 -gS/  
八. 中期总结 Q;1$gImFz  
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: yFP#z5G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \}qv}hU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n_] OYG>U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xg"Mjmr  
|@)ij c4i  
naB[0I& N  
[c6_6q As  
Ipmr@%~  
?at~il$z'  
九. 简化 Ix5yQgnB}j  
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。 Un[#zh<4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G}~b  
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: %n c+VL4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (C QgT3V  
  +-*/&|^等 1$2Rs-J  
2. 返回引用。 B "}GAk}V  
  =,各种复合赋值等 3vs2}IV'  
3. 返回固定类型。 }#u}{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +V\NMW4d  
4. 原样返回。 vqxTf)ys  
  operator, \J\1i=a-=  
5. 返回解引用的类型。 ZNA?`Z)f  
  operator*(单目) DwTZ<H4  
6. 返回地址。 G6Fg<g9:  
  operator&(单目) uTJ?@ ^nq  
7. 下表访问返回类型。 $S cjEG:6  
  operator[] #6m//0 u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T@ HozZ  
  operator<<和operator>> ;NPb  
Y2D) $  
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。 uc"u@ _M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `RzM)ILl  
YGn:_9  
template < typename Left > ZmHl~MR@  
struct value_return :3Jh f$  
  { E0h!%/+-L  
template < typename T > XAFTLNV>  
  struct result_1 XKK*RVs#  
  { |)_<JAN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f!I e  
} ; ^ pR&  
Zj<T#4?8  
template < typename T1, typename T2 > =gqZ^v&5U  
  struct result_2 \%^3Izsc  
  { q.X-2jjpx:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ";. 3+z  
} ; C ]XDDr  
} ; 5LK>n-  
~5#7i_%@E}  
V)Xcn'h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .lnD]Q  
: R&tO3_F  
下面我们来剥离functor中的operator() Ywr{/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?k?Hp:8?=  
ixkg,  
return l(t) op r(t) %~[F^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /L8=8  
return op l(t) 0nuFWV  
return op l(t1, t2) [6tQv<}^  
return l(t) op #,;k>2j0  
return l(t1, t2) op i xyjl[G  
return l(t)[r(t)] ;Os3 !  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BW;u? 1Xa  
}?^G= IP4(  
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: 0.5_,an3  
单目: return f(l(t), r(t)); w$!n8A qs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W2k~N X#@  
双目: return f(l(t)); ,O+7nByi[V  
return f(l(t1, t2)); btE+.V  
下面就是f的实现,以operator/为例 PrcM'Q  
Pg36'aTe%j  
struct meta_divide nNKL{Hp  
  { *$1)&2i  
template < typename T1, typename T2 > I|:j~EY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rG]Xgq"   
  { Sq'z<}o  
  return t1 / t2; ?~{xL"  
} g/J!U8W"  
} ; 9+']`=a:  
$} Myj'`r  
这个工作可以让宏来做: 7$;$4.'  
zl[JnVF\6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |"< I\Vs:  
template < typename T1, typename T2 > \ G Xl?Zg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XTJ>y@  
以后可以直接用 Z0=OR^HjA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xd3  
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 bW]+Og  
(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。。。) ;z>YwRV  
2vC=.1k  
;<A/e  
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 L9@jmh*E  
Ymu=G3-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [1U_c*;i  
class unary_op : public Rettype A.b#r[  
  { _u>>+6,p  
    Left l; lUEyo.xVt  
public : &?nF' ;&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kR ]SxG9  
\YS?}! 0  
template < typename T > hz%IxI9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EoeEg,'~F  
      { 8rYK~Sz  
      return FuncType::execute(l(t)); bph*X{lFK  
    } O|~'-^  
$EIkk= z  
    template < typename T1, typename T2 > wrU[#g,uvr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vp@+wh]#  
      { `9l\ ~t(M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KF)i66  
    } ,GIqRT4K  
} ; &?6w 2[}  
t,,^^ll  
mtHz6+  
同样还可以申明一个binary_op .)w0C%]  
pt#[.n#f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MavO`m&Cg  
class binary_op : public Rettype N}G(pq}  
  { VHCzlg  
    Left l; <*(R+to^d  
Right r; "S:N- Tf%U  
public : +.I'U9QeUN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N~jQ!y  
ud D[hPJd  
template < typename T > ]s@8I2_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,IE0+!I  
      { 8zWPb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QOk"UP  
    } |$2N$6\SP  
H~]o]uAi"  
    template < typename T1, typename T2 > +hgCk87%#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P*Sip?tdE  
      { .~ lt+M9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .`N` M9  
    } Els=:4  
} ; CJ  
ot#kU 8f  
z&,sm5Lb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  LB7I`W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P'9io!Z-s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [)>8z8'f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 LW5ggU/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Eo&qc 17)`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a&Du5(r;!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Zb;$ZUWQX  
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) %nf=[f  
下面是修改过的unary_op TR_oI<xB2  
9mphj)`d;#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i!x5T%x_  
class unary_op Z3>3&|&  
  { B-'BJ|*4I  
Left l; 6D"`FPC  
  |o=ST  
public : Ia:puks=  
wg0.i?R-]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !&p:=}s  
sNmC#,  
template < typename T > c G!2Iy~lA  
  struct result_1 M`pTT5r  
  { ~{Rt4o _W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X3iRR{< @  
} ; E/$@ud|l"  
B\ >}X_\4  
template < typename T1, typename T2 > ]{+M>i[  
  struct result_2 xh^ZI6L<  
  { )6 0f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @ZR4%A"X4  
} ; 7C7(bg,7^  
j{Jc6U  
template < typename T1, typename T2 > )wzs~Fn/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bTy)0ta>AF  
  { "|r^l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); um2s^G  
} _QUu'zJ  
Mth`s{sATa  
template < typename T > XAxI?y[c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hIo S#]  
  { c$<O0dI  
  return OpClass::execute(lt(t)); P9mxY*K)%5  
} `e'o~ oSu  
Sb9=$0%\  
} ; r2F  
UEQ'D9  
{e[pSD6   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \R>5F\ 0  
好啦,现在才真正完美了。 fy=C!N&/  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q1I_=fT  
Q()RO*9  
template < typename Right > ^r$iN %&~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nk7eiQ  
  { U[e8K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !0csNg!  
} 5v>{Z0TE[6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Re,$<9V  
ZR-s{2sl  
+V+*7s%fL  
-=t3O#  
)\D40,p  
十. bind /mB Beg^a  
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。 _?]BVw  
先来分析一下一段例子 azDC'.3{p  
JGO$4DK-1  
$sL|'ZMbS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o=RqegL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4>"cc@8&~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E4v_2Q -w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 e=n{f*KG`  
我们来写个简单的。 ~Ri u*<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X!#i@V  
对于函数对象类的版本: rv%ye H  
D"x$^6`c}  
template < typename Func > A{8K#@!  
struct functor_trait !G"9xrr1  
  { 0n<(*bfW  
typedef typename Func::result_type result_type; o ,Tr^e$  
} ; qzH qj;  
对于无参数函数的版本: v<7Gln  
B/sBYVU  
template < typename Ret > -Nlf~X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >\?z37 :T  
  { csdOIF  
typedef Ret result_type; wSJ]3gJM`  
} ; s*)41\V0  
对于单参数函数的版本: >: W-C{%  
C7jc6(> m  
template < typename Ret, typename V1 > aZawBU.:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r}y[r}vk  
  { L'\/)!cEd  
typedef Ret result_type; GIRSoRVsh  
} ; :<N6i/  
对于双参数函数的版本: <nb3~z1  
KYkS6|A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |,1bkJt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S}m$,<x  
  { pVV}1RDa  
typedef Ret result_type; uK;K{  
} ; (! 0j4'  
等等。。。 V{T{0b" \U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iBKb/Oi6  
h5&/hBN  
template < typename Func > "^9[OgE:  
struct func_return oTF^<I-C  
  { EREolCASb  
template < typename T > ]<8B-D?Z  
  struct result_1 @@%i( >4Z  
  { FI1THzW4J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e' U"`)S  
} ; tIGVB+g{F  
R,x>$n  
template < typename T1, typename T2 > SLJ&{`"7  
  struct result_2 pwFU2}I  
  { Sg.+`xww3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mFqSD  
} ; *t#s$Ga  
} ; >:F,-cx<  
I!$jYY2  
gf68iR.Gs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $5TepH0D  
)YzHk ;(  
template < typename Func, typename aPicker > p~Hvl3SxR  
class binder_1 kgbobolA  
  { ,&.W6sW  
Func fn; >H0) ph  
aPicker pk; eeW' [  
public : JkSdLj  
JcTp(fnW.~  
template < typename T > F . K2  
  struct result_1  SwdC,  
  { E /fw?7eQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ yfdj[Ot`  
} ; Aautih@LX  
*2JH_Cj`  
template < typename T1, typename T2 > ?xtt7*'D  
  struct result_2 Xh.+pJl,*  
  { G1kaF/`O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kCima/+_  
} ; ''#p47$8<d  
! jbEm8bt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uy/y wm/?=  
cQ8dc+ {  
template < typename T > `IEq@Wr#$!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  28nmQ  
  { rkxW UDl   
  return fn(pk(t)); 6( >3P  
} /Zo~1q  
template < typename T1, typename T2 > #v.L$7O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2HcsQ*H] G  
  { :e1'o  
  return fn(pk(t1, t2)); >|wKXz  
} -#hK|1]  
} ; `5~7IPl3  
{IJ-4>  
tf4*R_6;1$  
一目了然不是么? g[/^cJHQ  
最后实现bind xTW3UY  
>&bv\R/  
t,RyeS/  
template < typename Func, typename aPicker > \X&]FZ(*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 53B.2 4Tm  
  { A2Q[%A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m&Lt6_vi  
} XZ} de%U1  
Q Q@9_[N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ya:sW5fk  
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。 {5>3;.  
d-~vR(tU  
十一. phoenix vCj4;P g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [M4xZHd#o  
VsEGX@;tO  
for_each(v.begin(), v.end(),  1Yud~[c  
( l{8CISO*  
do_ C1 W>/?XC  
[ H ZPcd_(  
  cout << _1 <<   " , " XTV0Le\f  
] ^%;"[r  
.while_( -- _1), /mc*Hc 8R8  
cout << var( " \n " ) b7bSTFZxC  
) oew|23Ytb  
); iAK/d)bq  
%*6RzJO6  
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: {(;B5rs  
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 F=srkw:*.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qYiv   
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7{-@}j`  
^uhxURF  
r&SO:#rOSM  
template < typename Cond, typename Actor > QP:9%f>=  
class do_while Lx%:t YZ  
  { @l{I[pp  
Cond cd; }wfI4?}j}  
Actor act; WHP;Neb6  
public : I]jX7.fx  
template < typename T > gwiR/(1  
  struct result_1 4f!dY o4L  
  { bo1I&I  
  typedef int result_type; ,ijW(95{k  
} ;  DwXU  
!N1J@LT5h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uN9e:;  
iT.|vr1HG  
template < typename T > \ n_3Bwd~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZOuR"9]  
  { ~T02._E  
  do Pu..NPl+  
    { G?<pBMy  
  act(t); )pS8{c)E  
  } ")ED)&e  
  while (cd(t)); uf]Y^,2  
  return   0 ; i:d`{kJ|[  
} kon5+g9q  
} ; .b,~f  
N<liS3>  
lUHtjr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f*<ps o  
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。 B'p5M.6d#:  
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。 9#Y2`p T  
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。 b+Vi3V  
下面就是产生这个functor的类: 5mavcle{4r  
E~RV1)  
b =b :  
template < typename Actor > WYLX?x  
class do_while_actor VjB*{,  
  { {2:d` fqD  
Actor act; 1i'Z ei)  
public : ]_u`EvEx6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2ce'fMV  
_R74/|  
template < typename Cond > vLDi ;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /cfHYvnz  
} ; HN68!v}C|  
'#H")i  
ZMdW2_*F   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6m+W#]^  
最后,是那个do_ ln#\sA?iG  
&z>q#'X;.  
D0ruTS  
class do_while_invoker wAh#   
  {  F\LsI;G  
public : + |C=ZU  
template < typename Actor > F;kvH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7/"@yVBW  
  { J`<f  
  return do_while_actor < Actor > (act); wyw<jH  
} `W"G!X-  
} do_; 8=F%+  
t',BI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O]{*(J/t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bSrZ{l  
最后来说说怎么处理break和continue "IwM:v  
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。 aZKXD! 4  
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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