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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )%T< Mw2u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }aC@ov]2  
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, yl'@p 5n  
(yB)rBh>n  
xG|T_|?  
J jp)%c#_  
  class filler yv2N5IQ>{V  
  { ?cRGdLP'D  
public : ejjL>'G/|%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1#m'u5L  
} ; B=p6p f  
UBZ37P  
g{d(4=FM  
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: |*5803h  
wTw)GV4  
5y`n8. (?  
X@ j.$0 eK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k6b0&il  
@V>BG8Y  
?0%3~E`l:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1O{(9nNj  
8uZM%7kI6+  
2uln)]  
4,)EG1  
二. 战前分析 &ap&dM0@%a  
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。 H/?@UJ5m  
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 RL|d-A+;  
, A@uSfC(  
pSC\[%K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #FNSE*Y  
  /* --------------------------------------------- */ o,D7$WzL  
vector < int *> vp( 10 ); <jwQ&fm)/R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "7X[@xX@  
/* --------------------------------------------- */ ?Xq"Q^o4#e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9>I&Z8J$M  
/* --------------------------------------------- */ (O@fgBM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <Mq vGXI  
  /* --------------------------------------------- */ 2^;zj0]Rt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V }?MP-.c  
/* --------------------------------------------- */ rT mVHt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r|,_qNrw  
XGCjB{IV  
}8e_  
818,E  
看了之后,我们可以思考一些问题: &Fg|52  
1._1, _2是什么? bMp[:dw`y  
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。 XTro;R=#  
2._1 = 1是在做什么? _yN&+]c  
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。 49?wEm#  
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。 0` y*7.Ip  
FJCLK#-  
JOUZ"^v  
三. 动工 mQka?_if)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z9qF<m  
!-cK@>.pE  
GVK c4HGt  
1&.q#,EMn(  
template < typename T > uK;&L?WB  
class assignment -2/&i  
  { ]H$Trf:L  
T value; V7}]39m(s  
public : =73aME}  
assignment( const T & v) : value(v) {} h; "pAE  
template < typename T2 > Hq;*T3E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UrRYK-g  
} ; h7a/]~  
\~BYY|UB;W  
r >;(\_@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \WPy9kRU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gCL?{oVU  
S\dG>F>S  
B{ hV|2  
l&Cy K#B:\  
  class holder ?[!_f$50]P  
  { >z|bQW#2  
public : 5I>a|I!j  
template < typename T > dIq*"Ry+~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3\2^LILLO  
  { eZdFfmYW^R  
  return assignment < T > (t); 9cXL4  
} UpSa7F:Uw  
} ; qp{3I("_  
V M{Sng  
*ORa@ x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L}UrI&]V$:  
]MmFtdvE  
  static holder _1; x,j%3/J^2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <0btwsv}  
dthtWnB@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 's\rQ-TV  
而不用手动写一个函数对象。 :2*0Jh3_  
@>q4hYF  
-,qGEJ  
b`fWT:?=  
四. 问题分析 a^eR~efdu@  
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。 "BA&  
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。 9WT{~PGj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UXPF"}S2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OIY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5h [<!f=  
R q .2  
五. 问题1:一致性 ,X)/ T!ff  
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?| E^C [G)7n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?W\KIp \Kn  
<~hx ~"c  
struct holder X- P%^mK  
  { R@ MXwP  
  // 'byao03  
  template < typename T > *]>~lO1  
T &   operator ()( const T & r) const (YY!e2  
  { MZ%S3'  
  return (T & )r; (vPE?^}b  
} '-V[t yE  
} ; FvyC$vip  
P/[}$(&:  
这样的话assignment也必须相应改动: xA>3]<O  
;%mdSaf  
template < typename Left, typename Right > W2]%QN=m$  
class assignment r"W<1H u  
  { )&[Zw{6P  
Left l; wpf  
Right r; \=j|ju3  
public : #&Fd16ov  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T~naAP  
template < typename T2 > :Tdl84   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,!bcm  
} ; o@qI!?p&  
>a)6GZ@  
同时,holder的operator=也需要改动: F>U*Wy  
%:.IG.`d  
template < typename T > l'RuzBQr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g>n1mK|  
  { :1gcLsF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >K 7]G?+7E  
} b4CXif  
(Eo#oX  
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。 D6:"k 2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]ZS/9 $  
P,bis7X.  
return l(rhs) = r; 1i 7p'  
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。 ]8|peo{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _/5xtupxE  
keS%w]87  
template < typename Tp > l<p6zD$l  
class constant_t &t@|/~%[  
  { t<yOTVah  
  const Tp t; 6Z!OD(/e  
public : /'L/O;H20  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X({R+  
template < typename T > I{7Hz{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Bw4PxJs-  
  { vJg^uf)  
  return t; Q@- h  
} H1e^/JD)  
} ; ;|.IUXEgcF  
V&>mD"~MP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 , R $ZZ4  
下面就可以修改holder的operator=了 '_%`0p1  
=%0r_#F%=  
template < typename T > X`0`A2 n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ktiC*|fd  
  { |c:xK{Ik  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N=;VS-  
} N  Bpf  
=aRE  
同时也要修改assignment的operator() 4fau 9bW  
|r/4 ({n  
template < typename T2 > \q:PU6q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }tPI#[cfK  
现在代码看起来就很一致了。 F}4jm,w  
gg QI  
六. 问题2:链式操作 h9j/mUwV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oT[8Iu  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 fMIKA72>{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r8vF I6J  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bS*oFm@u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /;xmM 2B'  
Gu\lV c  
template < typename T > c{cJ>d 0  
struct result_1 vY(xH>Fd  
  { xyRZ v]K1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z{ b($po  
} ; ?iaD;:'qE  
S1W(]%0/  
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: Hh0a\%!  
['_G1_p  
template < typename T > Hbi2amfBu  
struct   ref ~ H $q  
  { < c[dpK5c  
typedef T & reference; M\jTeB"Z  
} ; 2Ls  
template < typename T > 5:~BGK&{Y  
struct   ref < T &> m'ykDK\B  
  { *m`KY)b=l  
typedef T & reference; Auf2JH~  
} ; L }&$5KiwV  
wEJ?Y8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ($Y6hn+  
y w>T1  
template < typename T > "ju0S&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R{A$hnhW6  
  { %SD=3UK6  
  return l(t) = r(t); %2TjG  
} U#1 ,]a\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 06~HVv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4O'X+dv^I  
u7kw/_f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 psZ #^@>mJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tQrkRg(E:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xbhU:,o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Oa|'wh ug  
最后的布局是: VJ$UpqVm  
                Add Ee-yP[2 *  
              /   \ PK|"+I0  
            Divide   5 Ae 3:"  
            /   \ xk$U+8K  
          _1     3 \t 04-  
似乎一切都解决了?不。 H}B%OFI\+  
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。 [_?dpaTt  
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。 q/HwcX+[b  
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: mo- Y %  
0N19R5NN8  
template < typename Right > nnPY8pdjSD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T?'Vb  
Right & rt) const C"!k`i=Lj  
  { ds"q1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sZ9VXnz24  
} ESt@%7.F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zqnwf  
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。 x-HN]quhe  
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。 x)Ls(Xh+g  
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。 "iY=1F"\R  
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。 .#ASo!O5q  
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? hIv8A_>@`  
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: I,d5Y3mC  
FOx&'dH %@  
template < class Action > mh=YrDU+L  
class picker : public Action 2RC|u?+@  
  { 8RJ^e[?o(  
public : KWH l+p L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q2C._{ 0'  
  // all the operator overloaded `c~J&@|  
} ; _]# ^2S  
zs~v6y@  
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。 k2cC:5Xf3  
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: K6l{wyMb|  
~t-!{F  
template < typename Right >  *c6o#[l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eAD uk!Iq  
  { #N'W+M /  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1fzHmD  
} :v>Nz7SB  
t}]R0O.s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qoXncdDHZ  
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。 $ 'obj  
$06[D91'  
template < typename T >   struct picker_maker %}=:gF  
  { A\v(!yg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @ =M:RA  
} ; ,_(AiQK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OEFAL t  
  { H<`<5M8  
typedef picker < T > result; ;9rS[$^$O  
} ; "bC1dl<  
k6?;D_dm  
下面总的结构就有了: [R~`6  
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。 nPU=n[t8O  
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。 J*} warf&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s}3`%?,6y  
至此链式操作完美实现。 m=hUHA,p4  
<)dHe:  
;mAlF>6]\  
七. 问题3 {5, ]7=]  
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。 _^5OoE"}!  
gx',~  
template < typename T1, typename T2 > j aEUz5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @jxAU7!  
  { h vO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WQ1~9#  
} muJR~4  
88l\8k4r  
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: RMvq\J}w!  
2`;&Uwt  
template < typename T1, typename T2 > C@3`n;yZ=  
struct result_2 F?B`rw@xr  
  { Qmg2lP.)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^f%hhpV@  
} ; Sb& $xWL  
zY=eeG+4s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >3Mzs AH\  
这个差事就留给了holder自己。 y`|86` Y  
    ,&5\`  
R#^.8g)t  
template < int Order > [PW\l+i  
class holder; %A^V@0K3  
template <> 15X.gx  
class holder < 1 > NlG~{rfI  
  { 0lm7'H*~  
public : H-|%\9&{S  
template < typename T > z?DI4 O#Up  
  struct result_1 ^.HvuG},O  
  { OkV*,n  
  typedef T & result; 3Hd~mfO\  
} ; &{uj3s&C   
template < typename T1, typename T2 > U7do,jCoa  
  struct result_2 hRwj-N%C  
  { MoX~ZewWR  
  typedef T1 & result; -+ha4JOB  
} ; ,ut-Di=6  
template < typename T > CVt:tV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  nLD1j  
  { z *FCd6X  
  return (T & )r; aJ/}ID  
} =} D9sT  
template < typename T1, typename T2 > y2{uEbA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ("r\3Mvs  
  {  .V   
  return (T1 & )r1; 3HEm-pok  
} )p^" J|  
} ; tg%#W `  
31^Jg  
template <> qC x|}5:  
class holder < 2 > Kt#_Ln_6  
  { M(/ATOJ(  
public : W2Ik!wEe&  
template < typename T > xk*&zAt  
  struct result_1 S T1V  
  { QHDR* tB:{  
  typedef T & result; ]T:a&DHC  
} ; b$;qtfJG  
template < typename T1, typename T2 > #=g1V?D  
  struct result_2 1p5n}|  
  { 1)o6jGQ  
  typedef T2 & result; >'1 h  
} ; }] p9  
template < typename T > Fc6o6GyL|o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S6CI+W  
  { ,6EhtNDu  
  return (T & )r; teKx^ 'c'  
} *671MJ 9  
template < typename T1, typename T2 > @=sM')f&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2<FEn$n[  
  { +6`+Q2qi  
  return (T2 & )r2; fg)VO6Wo&  
} ?:42jp3  
} ; l@)`Q  
8g0VTY4$jP  
vR3\E"Zi  
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> >。 f OasX!=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IE|? &O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2O 2HmL  
21$E.x 6  
return l(i, j) = r(i, j); nSv@FT'~z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) = ;cTm5d;T  
s(Bcw`'#  
  return ( int & )i; )Yu  
  return ( int & )j; er8T:.Py  
最后执行i = j; ; I;&O5Y  
可见,参数被正确的选择了。 SF=TG84<  
=(]Z%Q-V  
&,l(2z[  
8c\\-{  
M u i\E  
八. 中期总结 O joa3  
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: ]t0St~qUL)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J%u,qF}h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J= [D'h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yAiO._U  
j'k <  
jsFfrS"*  
jF}-dfe  
L^jjf8_  
"Ccyj/  
九. 简化 %s! |,Cu  
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。 H76iBJ66  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s IFE:/1,  
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: g<N;31:c\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e\em;GTy  
  +-*/&|^等 .* )e24`  
2. 返回引用。 .P <3+  
  =,各种复合赋值等 byFO^pce  
3. 返回固定类型。  l*?_@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )ViBH\.*p  
4. 原样返回。 9=mc3m:Tb(  
  operator, 1<tJ3>Xl  
5. 返回解引用的类型。 i!x>)E  
  operator*(单目) en'"" w  
6. 返回地址。 wRvh/{xB  
  operator&(单目) =EYWiK77a  
7. 下表访问返回类型。 z2>LjM) #  
  operator[] [l3ys  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $nb.[si\  
  operator<<和operator>> 6w=`0r3hy  
n y cn  
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。 &7i&"TNptP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2t4\L3  
Mf2F LrAh  
template < typename Left > q3<kr<SP  
struct value_return P)kJ[Zv>f  
  { ! ,bQ;p3g|  
template < typename T > j^7A }fz  
  struct result_1 ?j0yT@G  
  { oOLey!uZw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =ecLzk"+F  
} ; |r*)U(c`  
Wqkzj^;"G  
template < typename T1, typename T2 > Wqkb1~]#Y  
  struct result_2 o{6q>Jm  
  { \{}dn,?Fv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N+ak{3  
} ; 8qqN0"{,  
} ;  vTgx7gP  
x_ /}R3d  
M.K^W`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XC5/$3'M&  
AN:yL a!  
下面我们来剥离functor中的operator() J\Hv42  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *i}X(sfe  
.L+XV y  
return l(t) op r(t) wk ^7/B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {fnx=BaG  
return op l(t) W|D kq  
return op l(t1, t2) m`l9d4p w?  
return l(t) op FJDE48Vi  
return l(t1, t2) op M+0PEf.  
return l(t)[r(t)] \n t~K}a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )q[P&f(h  
{9yf0n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: BY.k.]/  
单目: return f(l(t), r(t)); V ^+p:nP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f4fBUZ^ A  
双目: return f(l(t)); f-G)pHm  
return f(l(t1, t2)); #R{>@]x`  
下面就是f的实现,以operator/为例 3*& Y'/!  
:{2~s  
struct meta_divide 0|RofL&o  
  { ?+))J~@t  
template < typename T1, typename T2 > Z(7kwhP[`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g_1#if&  
  { fO$){(]^  
  return t1 / t2; dYwkP^KB  
} PR Mg6  
} ; &s='$a; 4  
GPGE7X'  
这个工作可以让宏来做: yo=L1; H  
{u/1ph-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y@`uBB[  
template < typename T1, typename T2 > \ U fyhd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6,A|9UX=`  
以后可以直接用 d?8OY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E`UkL*Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H; NV?CD  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FDQ=$w}' >  
U\p`YZ  
MzD1sWmK  
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 u0h%4f!X  
Td'Mc-/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RbX9PF"|+  
class unary_op : public Rettype )"S%'myj  
  { I@MG ?ZQ  
    Left l; uhh7Ft#H  
public : Y>8Qj+d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N#K)Z5J)b  
cry1gnWG  
template < typename T > wX0D^ )NtF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "5&"Ij,/  
      { ^o{{kju  
      return FuncType::execute(l(t)); /@F'f@;  
    } x%l(0K  
"esuLQC  
    template < typename T1, typename T2 > v-tI`Qpb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H-PVV&r   
      { n@8Y6+7i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0&UG=q  
    } PjeI&@  
} ; |n/;x$Cb  
E{<#h9=>  
t,?, T~#9  
同样还可以申明一个binary_op 2%sZaM  
(dq_ ,LI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =/Gd<qz3  
class binary_op : public Rettype . vb##D  
  { mol,iM*l  
    Left l; zr /v.$<  
Right r; A?H#bRAs  
public : Hu"$ )V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C2}y#AI  
2y - QH  
template < typename T > &VGV0K3 Dp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :)~l3:O  
      { .; F<X \_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eUcb e33  
    } a9-Mc5^'n  
NPK;  
    template < typename T1, typename T2 > ga;nM#/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uj7YTB  
      { e,JBz~CK*w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l+9RPJD/:  
    } ZAr6RRv ^  
} ; H~Uf2A)C  
Sb[>R(0:  
k24I1DlR8  
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 \J+a7N8m,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !|Q&4NS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,{PN6B  
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。 UjI./"]O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b*n3Fej  
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。。。 p< 7rF_?W0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4Hz3 KKu  
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) 4 neZw'm  
下面是修改过的unary_op C}h(WOcr`X  
` IVQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z}[ u~P,  
class unary_op AkQ(V  
  { R! M'  
Left l; |Q /LC0?  
  t`8Jz~G`  
public : R4'.QZ-x  
a51(ySC}<s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;\7`G!q  
I6^y` 2X  
template < typename T > |HycBTN#E  
  struct result_1 l$gJ^Wf2gY  
  { A;;#]]48  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @} r*KF-  
} ; PaaMh[OmG  
B~I ]3f  
template < typename T1, typename T2 > E{T3Xwg  
  struct result_2 |KhpF1/(  
  { LA6XTgcu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g=\(%zfsxr  
} ; !0l|[c4 e>  
jA1S|gV  
template < typename T1, typename T2 > xRWfZ3E#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o DZZ  
  { TB>_#+:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aH"d~Y^  
} 6|EOB~|  
i3)3. WK^  
template < typename T > jwk+&S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8XH;<z<oJ  
  { =8l' [  
  return OpClass::execute(lt(t)); DghyE`  
} >&.N_,*  
'l/l]26rO4  
} ; &MX&5@ Vu  
1|p\rHGd  
<sC(a7i1  
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 "Erphn  
好啦,现在才真正完美了。 NuO@N r  
现在在picker里面就可以这么添加了: DNmC   
\Q#pu;Y*N]  
template < typename Right > ^6 l5@#)w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const usc/DQ1  
  { Z2W&_(^.h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l iY/BkpH  
} /uWUQ#9  
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。 U9]&KNx  
]4t1dVD  
Xn"#Zy_  
#b d=G(o~6  
eYv^cbO@:  
十. bind Tcy9oYh!Pn  
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。 CRo @+p10  
先来分析一下一段例子 QO$18MBcc  
:tV"uWZFU  
bzG vnaTt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J)g +I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /[Nkk)8-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "I=Lbh-`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ):Fg {7b]n  
我们来写个简单的。 %{ U (y#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @^0}wk  
对于函数对象类的版本: !v3d:n\W8  
|$tF{\  
template < typename Func > \/dOv [  
struct functor_trait p_xJ KQS  
  { %5L~&W}^"  
typedef typename Func::result_type result_type; sB0]lj-[Un  
} ; fbI5!i#lz  
对于无参数函数的版本: iw.F8[})  
"U9e)a0v  
template < typename Ret > ~e|E5[-i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <YCjo[(~  
  { GB+$ed5@<  
typedef Ret result_type; rE "FN~9P  
} ; <DMm [V{  
对于单参数函数的版本: l )r^|9{  
0]ai*\,W7~  
template < typename Ret, typename V1 > sfVzVS[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `_&vvJPn@!  
  { Urw =a$  
typedef Ret result_type; #+i5'p(4  
} ; MNh:NFCRA  
对于双参数函数的版本: {%2p(5FB  
5bZ0}^FYF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JiqhCt\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rxx VLW  
  { Eb,M+c?  
typedef Ret result_type; kJ* N`=  
} ; eLH=PDdO  
等等。。。 l(MjLXw5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )1R[~]y  
MHE/#G  
template < typename Func > <&+0  
struct func_return (;Bh7Ft  
  { 6=%\@  
template < typename T > 0 Swu]OE  
  struct result_1 T2?.o.&u  
  { G~zfPBN0D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _+}o/449  
} ; U*EBH  
4tkb7D q  
template < typename T1, typename T2 > akj#.aYk  
  struct result_2 E?&YcVA  
  { R<3 -!p1v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iQ;lvOja  
} ; }V/iU_)  
} ; ~Y1nU-  
a/CY@V-  
rZAP3)dA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9G1ZW=83  
P(\x. d:  
template < typename Func, typename aPicker > '0Q/oU  
class binder_1 sC f)#6mI  
  { ow+_g R-  
Func fn; D3tcwjXoW_  
aPicker pk; Qp@}v7Due  
public : K=4|GZ~p}`  
 >YdLB@  
template < typename T > ,=pn}\ R  
  struct result_1 fHuWBC_YO  
  { un`4q-S7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^]/V-!j  
} ; '8 ^cl:X  
iYW<qgz  
template < typename T1, typename T2 > `/G9*tIR8g  
  struct result_2 -lfbn =3  
  { {rF9[S"h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C szZr>Z  
} ; 1vh[sKv9%  
VYK%0S9yH[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {p$X*2ReB  
4y)6!p  
template < typename T > 1Fsa}UK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ubKp P%Z  
  { ?wIw$p>wT  
  return fn(pk(t)); bvl!^xO]  
} )|]*"yf:E  
template < typename T1, typename T2 > iII%!f?{[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qdy/KL1]  
  { F$s:\ N  
  return fn(pk(t1, t2)); OJFWmZ(X  
} 1O2V!?P  
} ; *mw *z|-^V  
M^n^wz  
V_4=0(  
一目了然不是么? MHCwjo"  
最后实现bind CQ{pv3)  
/BS yanro  
M3fTU CR  
template < typename Func, typename aPicker > ] < ;y_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d|sf2   
  { FbCuXS=+`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 02[*b  
} 7 $dibTER  
qnU`Q{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !Ks<%; rb  
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。 (2 P&@!|  
QNZ#SG8  
十一. phoenix bz`rSp8h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H=XdgOui  
eV9,G8  
for_each(v.begin(), v.end(), 0,cU^HMA  
( B}I9+/|{  
do_ E]pD p /D  
[ j^/^PUR  
  cout << _1 <<   " , " z>*\nomOn=  
] TQpR'  
.while_( -- _1), EQy~ ^7V B  
cout << var( " \n " ) c&g*nDuDj  
) 0.~s>xXp  
); E,/nK  
QwnqysNx4  
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: S`h yRw  
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 #Fh:z4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =s:Z-*vy!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a!&<jM  
wk2Ff*&  
!#4b#l(e6  
template < typename Cond, typename Actor > 1#XZVp;M  
class do_while CSzu $Hnq  
  { -c[fg+L9  
Cond cd; 2FM}" g<8  
Actor act; WXa<(\S\V  
public : ,C^u8Z|T  
template < typename T > g]?QV2bX6  
  struct result_1 Ki[&DvW:  
  { X|Nb8 1M  
  typedef int result_type; LO,:k+&A+  
} ; LoO"d'{  
?0d#O_la3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }gQnr;lv  
$F@ ,,*  
template < typename T > 5"L.C32  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s[t?At->  
  { rL/H{.@$`  
  do Dd:48sN:Jq  
    { b}ODc]3  
  act(t); (I#3![q  
  } I7;|`jN5K  
  while (cd(t)); fHgvh&FU  
  return   0 ; }n k [WW  
} !dwa. lZ&X  
} ; WFfn:WSWU  
:!wt/Y  
<SSkCw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Md*.q^:  
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。 1(WBvAPS  
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。 50Ov>(f@7  
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。 C|S~>4`  
下面就是产生这个functor的类: `>HrO}x^  
kq> I?wg  
L1MG("R  
template < typename Actor > 3#{Al[jq  
class do_while_actor 5>fAO =u!Q  
  { Z1U@xQj  
Actor act; I(qFIV+H R  
public : "8\2w]"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _rW75n=3b7  
[$`%ve  
template < typename Cond > .|KBQMI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /Uni6O)oc  
} ; OyIIJ!(  
dlioaYc  
[I( Yn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;IR.6k$;  
最后,是那个do_ ,b t j6hg  
OgCz[QXr_  
(J.k\d   
class do_while_invoker x-~=@oiv  
  { O_v*,L!  
public : 8-x)8B  
template < typename Actor > B|r'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -7VQ {nC  
  { 2CV?cm  
  return do_while_actor < Actor > (act); yg82a7D  
} ^MvBW6#1  
} do_; !d1a9los  
_W>xFBy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HnKXO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sL#MYW5E  
最后来说说怎么处理break和continue ,:qk+  
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。 {n(/ c33  
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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