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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -y1t;yU.L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;xl_9Ht/  
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, ]di9dLT  
\~{b;$N}  
EvJ"%:bp  
Z7@~#)3  
  class filler 45DR%cz  
  { w*-1*XNA  
public : \@eC^D2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o@!!I w  
} ; gvi]#|  
w-3 B~e  
Z"u|-RoBV  
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: @m99xF\e  
V1= (^{p8  
! ~5=tK  
A[mm_+D>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Pp9nilb_(  
Hc"FW5R  
(qQ|s@O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |vLlEN/S  
u}L;/1,B  
A!\-e*+W=  
GSh~j-C'  
二. 战前分析 4-dV%DgC  
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。 {k#RWDespy  
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 Ov5 *&*P  
^HM9'*&KJ  
B<A=U r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iO?Sf8yJ:  
  /* --------------------------------------------- */ 4CdST3  
vector < int *> vp( 10 ); |n_es)A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^^m3 11=  
/* --------------------------------------------- */ k"V@9q;*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  #VA8a=t  
/* --------------------------------------------- */ *G,'V,?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z#|#Cq`VG  
  /* --------------------------------------------- */ ncy?w e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aRh1Q=^@(4  
/* --------------------------------------------- */ C*f3PB=H_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'r2VWavT  
6IQkP9P(  
JL7"}^  
dAZh# i[  
看了之后,我们可以思考一些问题:  XM" {"  
1._1, _2是什么? Gf|qc>j.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。 nG dEJ  
2._1 = 1是在做什么? nYF *f  
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。 #P''+$5,  
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。 |k-IY]6  
=%Yw;% 0)Y  
YhzDi>hob  
三. 动工 -UhGacw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IRxFcLk  
1Z+\>~8  
=rrbS8To=  
fcC?1M[BP~  
template < typename T > >[U.P)7;  
class assignment ny,a5zEnF  
  { ^:yg,cS|Be  
T value; pOz4>R  
public : *YI>Q@F9  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9u->.O: p  
template < typename T2 > ;Npv 2yAab  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b3 ,&RUF  
} ; o9Z!Z ^  
f/&k $,w  
WRWcB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mu!hD^fw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NSPa3NE  
q[}[w!to  
hR]AUH  
8O)!{gB  
  class holder -5Km 9X8  
  { .$k2.-k  
public : mR? } gR  
template < typename T > V(Dn!Nz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >;;tX3(  
  { _cW (R,i  
  return assignment < T > (t); 6.!3g(w   
} 9b0M'x'W5  
} ; M_4:~&N$  
$2M dxw5  
WG_20JdJY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N!`8-ap\^  
\3ZQ:E}5  
  static holder _1; l5m5H,`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _v+mjDdQ  
.skR4f,h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .kGlUb?^Q  
而不用手动写一个函数对象。 8-wW?YTG  
y8{PAH8S  
3>`CZ]ip}  
2|1s!Q  
四. 问题分析 0> 6;,pd"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3gn) q>Xj$  
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。 gyI(O>e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B3P#p^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LE|*Je3a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a s{^~8B  
1xJc[q  
五. 问题1:一致性 Pw"o[8  
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?| O@ GEl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]vPa A  
WB=pRC@  
struct holder KXgC]IO~  
  { &tULSp@J  
  // }Ot I8;>  
  template < typename T > G$5N8k[2  
T &   operator ()( const T & r) const O>E2G]K]\  
  { $hkMJ),T~  
  return (T & )r; ~)zoIM\  
} A-GRuC  
} ; CZ/bO#~  
S[b)`Wi D  
这样的话assignment也必须相应改动: @[qGoai  
Kzs]+Cl  
template < typename Left, typename Right > x=>+.'K  
class assignment ">n38:?R  
  { [U]ouh)  
Left l; nC3U%*l  
Right r; uh~/ybR  
public : P~)ndaQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <&?gpRK   
template < typename T2 > GnE%C2L -  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R?Dbv'lp>  
} ; idC4yH42  
2 NgEzY 5  
同时,holder的operator=也需要改动: LWB"}#vt  
G36}4  
template < typename T > U#O 6l-xe]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (;V=A4F-D  
  { *ay>MlcV2=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?,J N?  
} Dj<]eG]  
iI[Z|"a21  
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。 >@yHa'*9S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3&D;V;ON}_  
&=sVq^d@qe  
return l(rhs) = r; s<I[)FQVr  
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。 XIu3n9g^#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TU&t 1_6  
|kwkikGQS  
template < typename Tp > qzVmsxBNP  
class constant_t y&0&K 4aa  
  { uA?_\z?  
  const Tp t; #rZk&q  
public : \(a9rZ9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fq){?hk~O  
template < typename T > g<[_h(xDeG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G\\zk  
  { }mjJglK!N  
  return t; .(Gq9m[~8H  
} o0~+%&  
} ; IED7v  
K_iy^|0)5]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ! af35WF  
下面就可以修改holder的operator=了 B)F2SK<@  
+w-UK[p  
template < typename T > v^aARIg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l-yQ3/:  
  { OC zWP,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V| >u,  
} fCSM#3|,]  
&z-f,`yG  
同时也要修改assignment的operator() }b+tD3+  
[_jTy;E  
template < typename T2 > TqNEU<S/t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yA%(!v5UT  
现在代码看起来就很一致了。 EO'[AU%~  
"`DCXn#mB  
六. 问题2:链式操作 krTH<- P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y8I$J BO  
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。 A/W-'%+`  
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。 (lhbH]I  
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。 0@rrY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X6mY#T'fQ  
|X9YVZC  
template < typename T > G?)vqmJ%  
struct result_1 Eb`U^*A  
  { W:uIG-y~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v7O&9a;  
} ; $;%-<*Co  
4 uv'l3  
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: ZpPm>|w  
9YMUvd,u  
template < typename T > <lM]c  
struct   ref %-+lud  
  { ,UQ4`Mh^L  
typedef T & reference; } XCHoB  
} ; o/9(+AA>  
template < typename T >  Hw34wQX  
struct   ref < T &> $4`RJ{ZJw]  
  { _pQ9q&i4  
typedef T & reference; guv)[:cd;  
} ; [3s,U4a  
rMqWXGl`(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :N#gNtC)b  
;JpU4W2/  
template < typename T > wobTT1!|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^3QHB1I  
  { b0]y$*{j  
  return l(t) = r(t); }io9Hk>|  
} EI2V<v  
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。 >Qc0g(w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XpWqL9s_E  
{4&G\2<^^  
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 "])X0z yM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $=n|MbFl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /Cr0jWu _  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j_SRCm~:  
最后的布局是: A>^\jIB>  
                Add i% k`/X;  
              /   \ 3|%Q{U  
            Divide   5 tv)x(MX  
            /   \ s4lkhoN\t  
          _1     3 \$s<G|<P  
似乎一切都解决了?不。 Py6c=&*  
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。 Zi/l.=9n  
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。 0@1AH<  
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: q@P5c  
wo84V!"A  
template < typename Right > ghJ81  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8QDRlF:;<  
Right & rt) const  m2%uGqz  
  { E0}`+x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =-{+y(<"r  
} GAbX.9[V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v')Fq[H  
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。 }4Lv-9s,  
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。 $k*E^~qT  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !l@IG C  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 YY]JjMkU  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {) 4D1  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :{%6< j  
O'U0Y8HN  
template < class Action > MuYr?1<q  
class picker : public Action 3> -/sii  
  { |)i- c`x  
public : Y1txI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [zIX&fPk$  
  // all the operator overloaded \?h +  
} ; qX`?4"4  
x;lIw)Ti  
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。 =)"60R7{  
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: {FraM,w:  
vn~DtTp/  
template < typename Right > T5,/;e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <r.f ?chf  
  { nX<!n\J T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n NZq`M  
} $zbm!._~DA  
<WtX> \]l(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cnC&=6=a<  
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。 iN5~@8jAzz  
cC1nC76[  
template < typename T >   struct picker_maker Qs8iu`'  
  { 5 |{0|mP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e2UbeP  
} ; Ps7(4%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "EF: +gi#"  
  { c, \TL ]  
typedef picker < T > result; V:)k@W?P  
} ; YMad]_XOP  
)!hDF9O  
下面总的结构就有了: d4/snvq  
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。 fXvJ3w(  
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。 TLl*gED  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )-#%  
至此链式操作完美实现。 Yn[y9;I{  
%JBp~"  
{_|~G|Z  
七. 问题3 }k7@ X  
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。 soA>&b !?  
K&<bn22  
template < typename T1, typename T2 > u2y?WcMv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S%-L!V ,  
  { -4Zf0r1u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lMB^/-Y  
} {HNGohZt  
["Ep.7=SU  
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: 6GMQgTY^  
F N;X"it.  
template < typename T1, typename T2 > Erl"X}P  
struct result_2  nsij;C  
  { .@JXV $Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _ mhP:O  
} ; jL^zS XQB  
G9:[W"P  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lLxKC7b  
这个差事就留给了holder自己。 .1 .n{4z>:  
    0vQ@n7  
fOm=#:O  
template < int Order > pY!@w0.  
class holder; 0^*4LM|z  
template <> 'h%)@q)J)  
class holder < 1 > &!2 4l=!  
  { ae{% * \J  
public : fBS;~;l  
template < typename T > E@hvO%  
  struct result_1 Q?L-6]pg  
  { fxXZ^#2wX  
  typedef T & result; 25t2tj@S  
} ; |L.QIr,jCC  
template < typename T1, typename T2 > `Q<hL{AH  
  struct result_2 <<6i6b  
  { 5'?K(Jdmp  
  typedef T1 & result; bT,]=h"0  
} ; U P GS  
template < typename T > acdaDY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M'$n".,p  
  { WM*[+8h  
  return (T & )r; X2(TuR*t  
} us"SM\X#  
template < typename T1, typename T2 > uNxR#S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2Y\,[$z  
  { B<xBuW  
  return (T1 & )r1; -@Mr!!t?N  
} fBR,Oneo  
} ; I{JU<A,&  
8GN0487H  
template <> gnlGL[r|  
class holder < 2 > A/lxXy}D  
  { HY~\e|o  
public : dMCV !$  
template < typename T > 5Z ] `n  
  struct result_1 d2'9C6t  
  { ~#h@.yW^JN  
  typedef T & result; 8h=H\v^f  
} ; R,x\VX!|  
template < typename T1, typename T2 > =7e~L 3 K  
  struct result_2 ={~`0,  
  { `S2YBKz,1  
  typedef T2 & result; m%m/#\J E  
} ; _=3H!b =  
template < typename T > |+mhYq|`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7C9qkQ Jqn  
  { Yl% Ra1  
  return (T & )r; )3=oS1p  
} xqmP/1=NO  
template < typename T1, typename T2 > Xnt`7L<L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -8HIsRh  
  { 7h<B:~(K  
  return (T2 & )r2; b&"=W9(V  
} >7!4o9)c  
} ; B%6>2S=E  
1 ?]Gl+}  
pR4{}=g,  
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> >。 Yn+/yz5k_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _Xlf}BE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xop9*Z$  
&dp(CH<De  
return l(i, j) = r(i, j); B#&U5fSw+0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Dp8YzWL2^  
57Y(_h:  
  return ( int & )i; sl}bNzT#  
  return ( int & )j; Gn<s >3E  
最后执行i = j; yd]W',c  
可见,参数被正确的选择了。 _*0!6?c  
mhH[jO)  
F2:+i#lE  
;El"dqH   
{# ;e{v  
八. 中期总结 O(!J^J3_z  
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: 36,qh.LKn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (~?P7RnU%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @`G_6 <.`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -PbGNF  
afqLTWU S  
1 y$Bz?4  
=SA@3)kHH  
IVzJ|  
,@tY D(Z  
九. 简化 \m1r(*Ar  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k|F<?:C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sw6]Bc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~P 1(%FZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K||9m+  
  +-*/&|^等 ^&am]W;T  
2. 返回引用。 R9f*&lj  
  =,各种复合赋值等 - U!:.  
3. 返回固定类型。 K%P$#a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iK#5HW{  
4. 原样返回。 vg&Dr  
  operator, SSY E&  
5. 返回解引用的类型。 fKY6stJE  
  operator*(单目) K{B[(](  
6. 返回地址。 DNcf2_m  
  operator&(单目) v AP)(I  
7. 下表访问返回类型。 #WwQ^6ESc  
  operator[] 1Y$ gt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }_u1'  
  operator<<和operator>> &, hhH_W  
5&D)W>{d  
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。 q+.DZ @  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 51W\%aB  
B4bC6$Lg  
template < typename Left > *>h"}e41  
struct value_return p 2It/O  
  { wqx@/--E(  
template < typename T > 8G; t[9  
  struct result_1 ?DzKqsS'  
  { x* *]@v"g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n"N!76  
} ; ~Os"dAgZFY  
oFB~)}f<v  
template < typename T1, typename T2 > JaoRkl?F  
  struct result_2 5"%r,GMU  
  { I7ZY9W(S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A6v02WG_1T  
} ; (zIP@ H  
} ; UX}ZE.cV  
"*CQ<@+  
Vcz ExP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w{f!t8C*s  
sXDS_Q  
下面我们来剥离functor中的operator() V0q./NuO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RMUR@o5N  
i 2hP4<;h  
return l(t) op r(t) J3KY?,g3O_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mRZC98$ @r  
return op l(t) :CH "cbo  
return op l(t1, t2) yoGe^gar  
return l(t) op ~UA-GWb  
return l(t1, t2) op N3 .!E|  
return l(t)[r(t)] -'BC*fVr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0ubT/  
6S)$wj*w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: WF,<7mx=-  
单目: return f(l(t), r(t)); c?A(C#~ z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C&YJvMu  
双目: return f(l(t)); FivgOa  
return f(l(t1, t2)); 6d&dB  
下面就是f的实现,以operator/为例 3`uv/O2~i  
secD ` ]  
struct meta_divide _TfG-Ae  
  { |=L~>G  
template < typename T1, typename T2 > ^2%_AP0=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kW0|\  
  { DP ,owk  
  return t1 / t2; c ]M!4.  
} ?$i`K|  
} ; f4YcZyBGv  
^BIB'/Kh)  
这个工作可以让宏来做: [y-0w.V=oE  
JwG$lGNJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S&_Z,mT./  
template < typename T1, typename T2 > \ `T7gfb%1-3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Xi _[ Xf  
以后可以直接用 S+Z_Qf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GEj/Z};;[b  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j hf%ze  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H^z6.!$m  
mz$)80ly  
/\34o{  
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 EvSo|}JA[  
]Q1?Ox:'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X`xmV!  
class unary_op : public Rettype C"}CD{<H]M  
  { KU#w %  
    Left l; mR U-M|  
public : cK4Q! l6O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r'0IAJ-;  
8oiO:lyLSt  
template < typename T > kDI(Y=Fg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IaMZPl  
      { XgL-t~_  
      return FuncType::execute(l(t)); jkCa2!WQ'i  
    } C^9G \s'  
qn) VKx=  
    template < typename T1, typename T2 > |s[kY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2yZ/'}Mw  
      { h&@ A'om~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZGO% lkZ.  
    } 0?OTa<c  
} ; $I*ye+a*{q  
.<&o,D  
aVkgE>  
同样还可以申明一个binary_op NwPGH= V  
l2H-E&'=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JrlDTNJj'  
class binary_op : public Rettype 4M4Y2f BH  
  { DP{kin"4I  
    Left l; K8`Jl=}z%&  
Right r; JL gk?  
public : !SRElb A;i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )y>o;^5'  
xPMTmx?2  
template < typename T > v0uDL7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -OV:y],-  
      { 6[3oOO:uo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?pSb,kN}'  
    } 1./ uJB/  
(ndXz  
    template < typename T1, typename T2 > u'Ja9m1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3h t>eaHi  
      { `w/:o$&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JxI\ss?O  
    } 1 EE4N\  
} ; 7> ~70  
<[iw1>  
*Iy5 V7`KU  
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 MI8f(ZJK5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZqT8G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R\DdU-k  
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。 J)(KGdk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3"v k$  
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。。。 fKEZlrw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /$ a>f>EJ  
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) mL\_C9k,n  
下面是修改过的unary_op i,#j@R@.C7  
2XoFmV),F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `y"(\1  
class unary_op Dxp8^VL  
  { f};lH[B3y  
Left l; U~9Y9qzy,  
  P`z#tDT^"  
public : v9?hcJ=  
R"@J*\;$T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J-iFA KN  
]x)^/ d  
template < typename T > $glt%a  
  struct result_1 2AYV9egZ  
  { Ek'~i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +=.>9  
} ; hG1\  
%{M_\Ae#  
template < typename T1, typename T2 > IQz"FH?  
  struct result_2 rq#8}T>  
  { ]rwHr;.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kH;DAphk  
} ; =[A5qwyv  
ai,\'%N  
template < typename T1, typename T2 > M$Sq3m`{!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k OYF]^uJ  
  { h"C7l#u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U&F1}P$fb  
} 9)c{L<o}T  
d7, ZpHt  
template < typename T > Hlh`d N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (RXOv"''=  
  { ~7CQw^"R@  
  return OpClass::execute(lt(t)); \!-IY  
} _LVwjZX[  
5hxG\f#}?  
} ; V]E# N  
MH wjJ  
6_UCRo5h%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vR`#kxSdJ@  
好啦,现在才真正完美了。 :?uUh  
现在在picker里面就可以这么添加了: [N@t/^gRC  
" a&|{bv  
template < typename Right > RSv?imi=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u92);1R  
  { IKz3IR eu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bQ%6z}r  
} c<k=8P   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \@\r`=WgB  
cd&^ vQL8  
ON,sN  
z (1zth  
dM-qd`  
十. bind egXHp<bqw  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `EBI$;!  
先来分析一下一段例子 g4eEkG`XTS  
5{zmuv:  
\C{Dui) F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7d m:L'0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H[WsHq;T+9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -RLY.@'d-M  
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。 %w$\v"^_Y  
我们来写个简单的。 D,3Kx ^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s0zN#'o]  
对于函数对象类的版本: E{wnhsl{  
sn!E$ls3O  
template < typename Func > [TW?sW^0  
struct functor_trait GgU8f0I  
  { KF.O>c87&  
typedef typename Func::result_type result_type; lRk)  
} ; g)3HVAT  
对于无参数函数的版本: Vx Vpl@  
(^{tu89ab  
template < typename Ret > '3i,^g0?t0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =00c1v  
  { ^y,Ex;6o  
typedef Ret result_type; Za110oF  
} ; X[SdDYMY  
对于单参数函数的版本: >P<8E2}*  
S^8C\ E  
template < typename Ret, typename V1 > VYR<x QA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0I v(ioB=  
  { hR4\:s+[  
typedef Ret result_type; .S_7R/2(?  
} ; VxP cC+  
对于双参数函数的版本: t6,bA1*5y  
8mm]>u$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =K \xE"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !&eKq?P{j  
  { 7Mj:bm&9  
typedef Ret result_type; o){\qhLp  
} ; xCQLfXK7  
等等。。。 *2T"lpl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YAdk3y~pL  
CyV2=o!F w  
template < typename Func > JhU"akoK  
struct func_return ufF>I  
  { i8h^~d2"  
template < typename T > [yhK4A  
  struct result_1 mEZHrr J  
  { Ueb&<tS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c 98^~vR]]  
} ; {V^|9j:\K  
hNRN`\5Z  
template < typename T1, typename T2 > mXPA1#qo  
  struct result_2 \[J\I  
  { cr`NHl/XF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nd h  
} ; 6/3oW}O o  
} ; W]W[oTJ5  
A"}Ib'  
?on EqH>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5$?)f&M  
rJM/.;Ag  
template < typename Func, typename aPicker > b|DiU}  
class binder_1 v,L@nlD]  
  { t?(fDWd|-  
Func fn; W; zzc1v  
aPicker pk; ?u4t;  
public : 'lMDlTU O  
=T-jG_.H  
template < typename T > Y-s6Z \  
  struct result_1 Yh["IhjR  
  { jX; $g>P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4c]=kbGW  
} ; 96d&vm~m1  
1wg#4h43l  
template < typename T1, typename T2 > u- }@^Y$M  
  struct result_2 .Cu0G1  
  { "!9FJ Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U1)!X@F{  
} ; =&"a:l  
,ll<0Atg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @b9qBJfQ  
7NMy1'-q  
template < typename T > 6W/uoH=;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2w;Cw~<=d  
  { H1d2WNr[  
  return fn(pk(t)); 0<)Ep~!  
} [85b+SKW  
template < typename T1, typename T2 > C({r1l4[D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hEA;5-m  
  { {rzvZ0-j}  
  return fn(pk(t1, t2)); `$Y%c1;  
} <64#J9T^  
} ; _&RGhA  
fP/;t61Z  
;3\'}2^|l  
一目了然不是么? #OwxxUeZ  
最后实现bind "#.L\p{Zy  
c{3P|O&.  
7?ILmYBw  
template < typename Func, typename aPicker > 0C4Os p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AbL(F#{  
  { }p>l,HD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s[;1?+EI  
} "9IR|  
X2mZ~RB(p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pD]2.O  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )S9}uOG#  
`4,]Mr1b  
十一. phoenix zgl$ n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s_P[lbHt.  
* >k6n5%  
for_each(v.begin(), v.end(), KP_7h/e  
( zHD 8 \*  
do_ ETm:KbS  
[ ~g}blv0q+B  
  cout << _1 <<   " , " lXRB"z  
] MM*9Q`cB  
.while_( -- _1), E <N%  
cout << var( " \n " ) T>irW(  
) cv_t2m  
); : cPV08i  
fS3%  
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: XCT3:db  
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 %3yrX>Js  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~xJ ^YkyH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n T7]PhJ  
j>3Fwg9V  
bsc#Oq]  
template < typename Cond, typename Actor > [W99}bi$  
class do_while g,B@*2Uj  
  { } x Kv N  
Cond cd; em2Tet  
Actor act; JyePI:B&)j  
public : L7"<a2J  
template < typename T > X([@}ren  
  struct result_1 75iudki  
  { {<zE}7/2-  
  typedef int result_type; wj8\eK)]L  
} ; BkB9u&s^  
X=? \A{Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} | Pqs)Mb]  
. |`)k  
template < typename T > p2gu@!   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0zk054F'  
  { s>=$E~qq  
  do rIX 40,`  
    { !Pu7%nV.  
  act(t); \==Mgy2J8  
  } r;O?`~2'4  
  while (cd(t)); M"foP@  
  return   0 ; Mo]iVj8~  
} }Qh%Z)  
} ; knzQ)iv&&  
]''tuo2g8  
bd3>IWihp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O]l-4X#8F  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 uN0'n}c;1.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~Fo`Pr_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @"iNjqxh  
下面就是产生这个functor的类: z'zC  
r#d]"3tH  
Xy9'JVV6  
template < typename Actor > xOZvQ\%  
class do_while_actor .:/X~{  
  { ~]BR(n  
Actor act; )+.AgqxI  
public : "WqM<kLa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qz 29f  
hDbZ62DDN  
template < typename Cond > ]@qD4:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cGW L'r)P  
} ; {XW>3 "  
7N0m7SC  
#Z]<E6<=9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vIFx'S~D  
最后,是那个do_ 3ep L'My$  
z]sQ3"cmX  
tAb3ejCo?  
class do_while_invoker O>ZJOKe  
  { th=45y"C  
public : hG3RZN#ejq  
template < typename Actor > <4;f?e u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `U;V-  
  { i k0w\*  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^1ks`1  
} eoPoG C  
} do_; mW)"~sA  
C |rl",&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w$Mb+b$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $'lJ_ jL  
最后来说说怎么处理break和continue !Tu.A@  
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。 l`];CALA4  
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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