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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "f/lm 2<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Sx?IpcPSm  
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, u!?cKZw  
5xX*68]%  
L^uO.eI"m  
\L}aTCvG  
  class filler &+;z`A'|8  
  { RhIRCN9  
public : ?ORG<11a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dPgN*Bdv  
} ; Jj4!O3\I  
S"0<`{Gv  
Gh}sk-Xk=  
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: IOmQ1X7,  
QxG:NN;jW  
[t/7hx"2t  
Ae R3wua  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %Ez=  
'MH WNPG0  
f(!:_!m*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5D 9I;L{  
'1{co/Y  
*m6~x-x  
aF1i!Z  
二. 战前分析 !PJD+SrG  
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。 (4=NKtA^G  
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 9gR@Q%b)  
NwbB\Wl  
k2DT+}u7G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lpd q^X  
  /* --------------------------------------------- */ 2<53y~Yi%  
vector < int *> vp( 10 ); g>)&Q >}=W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XM o#LS  
/* --------------------------------------------- */ },G6IuH%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vpu20?E>5z  
/* --------------------------------------------- */ de{@u<Y Zb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F,}wQ N  
  /* --------------------------------------------- */ \nT, NV11  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k/bY>FY2r  
/* --------------------------------------------- */ MebL Y $&8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F_0vh;Jo  
&6 .r=,BO  
uz-O%R-  
jx B  
看了之后,我们可以思考一些问题: :H($|$\h  
1._1, _2是什么? E wDFUK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  V9\g?w  
2._1 = 1是在做什么? :4RD .l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 NT+%u-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |35"V3bs  
OXc!^2 ^  
w/+e  
三. 动工 t Dn{;ED<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ca}T)]//  
.: gZ*ks~  
6\"g,f  
@%Y$@Qb{  
template < typename T > }jTCzqHW]  
class assignment B>sSl1opI  
  { 0\XG;KA  
T value; A'Q=Do E  
public : w5zr Ek#  
assignment( const T & v) : value(v) {} pIcvsd  
template < typename T2 > HUUN*yikj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k$]-fQM  
} ; }4G/x;D  
*b#00)d  
]M%kt+u!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a&oz<4oT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RMJq9a  
lS<T|:gz@  
u.W}{-+kp  
d +0(H   
  class holder _Q&O#f  
  { V`:iu n^f  
public : J*HZ=6L  
template < typename T > JAPiR=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XL!\Lx  
  { nO-1^HUl  
  return assignment < T > (t); "Z xM,kI  
} *^agwQ`  
} ; YI[y/~!  
S ?v^/F  
xZ2^lsY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fePt[U)2  
U Px7u%Do  
  static holder _1; =e\E{K'f@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &oi*]:<FNe  
!<`}m E!:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l6o?(!:!%  
而不用手动写一个函数对象。 ['1JN UX  
7-Bttv{  
< zUU`  
%&EDh2w>  
四. 问题分析 )X-~+X91 S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Iu(j"b#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 eYSVAj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 79}voDFd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4-ijuqjN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1 /@lZ  
g+CTF67  
五. 问题1:一致性 ::'DWD1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uh,~Cv XU]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 > wsS75n1  
T\}?  
struct holder t4HDt\}&k~  
  { St9+/Md=jQ  
  // @log=^  
  template < typename T > i qLNX)  
T &   operator ()( const T & r) const 2oL~N*^C  
  { B^8]quOH  
  return (T & )r; y9<]F6TT  
} <$m=@@qg  
} ; HI+87f_Q  
c{7<z9U  
这样的话assignment也必须相应改动: . Y@)3  
w?u4-GT  
template < typename Left, typename Right > H~fX >6>  
class assignment mC-'z  
  { h7 uv0a~0  
Left l; wXj!bh8\r  
Right r; =lyP &u  
public : %~z/,[wk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J2tD).G  
template < typename T2 > mv%Zh1khn/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'ju  
} ; ]{2Eo  
gW0{s[}T  
同时,holder的operator=也需要改动: z x e6M~+  
q ERdQ~M,  
template < typename T > QY$Z,#V)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vsFRWpq  
  { {3V%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;0R|#9oX_  
}  D I` M  
f[S$ Gu4-  
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。 .nGYx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ry99R|/d1  
pUTC~|j%:  
return l(rhs) = r; j?eWh#[K"  
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。 {'(1c)q>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WnATgY t  
u+U '|6)E  
template < typename Tp > h~\bJ*Zp  
class constant_t ]g}Tqf/N%  
  { :#yjg1aej  
  const Tp t; _1<zpHp  
public : \W^+aNbv=8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :Fv d?[  
template < typename T > 7&I+mw/X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FNQR sNi  
  { 6[iuCMOZ  
  return t; NTj:+z0  
} ,7wxVR%Ys  
} ;  ~\0uy3%  
T*m;G(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #zRT  
下面就可以修改holder的operator=了 ,F4 _ps?(  
/CXrxeo  
template < typename T > n aQ0TN,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *{/L7])gm  
  { \QpH~&QIS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iJIDx9 )Z  
} Hh|a(Zq,  
O&ur |&v  
同时也要修改assignment的operator() ^+v6?%m  
p-KMELB  
template < typename T2 > a.oZ}R7'Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t&GjW6]W  
现在代码看起来就很一致了。 zAr@vBfC%  
vmV<PK-  
六. 问题2:链式操作 wK0= I\WN9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dcK7Dd->  
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。 #<^ngoOj  
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。 )isJ^ *6y  
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。 |l*#pN&L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i/Nd  
g{]C@,W  
template < typename T > nWrkn m  
struct result_1 \|OW`7Q)k  
  { C>1fL6ct  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &n5Lc`  
} ; )ifEgBT  
81(.{Y839_  
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: +`@)87O  
'[XtARtY`  
template < typename T > ]["=K!la:  
struct   ref ,g2oqq ?  
  { Sk'S`vH  
typedef T & reference; )v4?+$g  
} ; 4V$DV!dPQ}  
template < typename T > a0s6G3J+9  
struct   ref < T &> Hl@)j   
  { U ?%1:-#F  
typedef T & reference; Z(' iZ'55F  
} ; M-  f)\`I  
3jH8pO^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E0g` xf 6c  
_~^JRC[q  
template < typename T > jK#[r[q{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;bC163[  
  { x{$~u2|  
  return l(t) = r(t); 2g)W-M  
} L`fDc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 pi'w40!:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >o#5tNm  
~ jR:oN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ` 0YI?$G1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZTq"SQ>ym  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c4T8eTKU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (x.O]8GKP  
最后的布局是: ddf# c,SQ  
                Add ,mu=#}a@}  
              /   \ =h`yc$ A(2  
            Divide   5 hQm"K~SW=  
            /   \ (#4   
          _1     3 ;:w?&4  
似乎一切都解决了?不。 (sngq{*%%z  
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。 F<KUVe  
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。 qk Cj33v  
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&*|-%)_d  
E7XFt#P.  
template < typename Right > :d&^//9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UuNcBzB2d  
Right & rt) const :HDl-8]Lw  
  { nm!5L[y!0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LD'eq\vO  
} {x $h K98  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o6FSSKM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 l'_P]@*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Lyx \s;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 sT.:"Pj$  
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。 H;QE',a9+i  
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? jKOjw#N  
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: ;ew3^i.du  
l7{Xy_66  
template < class Action > M_o<6C  
class picker : public Action $oefG}h2  
  { qRD]Q  
public : sknta 0^=2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L*A9a  
  // all the operator overloaded EF7Y4lp  
} ; \]uo^@$bm  
p8%/T>hK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W!$aK)]4u  
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: tMWDKatb  
\6UK:'5{  
template < typename Right > ?m)3n0Uh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R7/"ye:7J  
  { 6LGy0dWpG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Rz9Di ;  
} {b|:q>Be8  
2#sJ`pdQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Cf-R?gn]  
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。 yu3T5@Ww  
{x3"/sF  
template < typename T >   struct picker_maker IF<?TYy=3B  
  { ;C1]gJZ,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *x^W`i   
} ; HG(J+ocn   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7XE |5G  
  { TFX*kk &R  
typedef picker < T > result; ;QT.|.t6  
} ; S7tc  
VEolyPcsg&  
下面总的结构就有了: gm**9]k^{  
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。 K._tCB:  
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。 I}5#!s< {&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J#tGQO  
至此链式操作完美实现。 !n<vN@V*3d  
%R%e0|a  
8pc=Oor2Tv  
七. 问题3 +w~ <2Kt8  
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。  pw^$WK  
.xR J )9q  
template < typename T1, typename T2 > ;\N{z6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G(LGa2;Zg  
  { f'hrS}e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }i32  
} 5*.JXx E;U  
JLS|G?#0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gr\UI!]F  
3BBw:)V  
template < typename T1, typename T2 > ar-N4+!@  
struct result_2 /D]?+<h1  
  { _]SV@q^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |hsg= LX  
} ; ZK =`Y@  
y.$/niQ%  
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? b?6-lYE>L  
这个差事就留给了holder自己。 _7j-y 9V  
    d!+8  
|sf&t  
template < int Order > c/fU0cA@  
class holder; 2s(c#$JVS  
template <> dLV>FpA\  
class holder < 1 > 5PY,}1`  
  { FLT4:B7  
public : @dl{ .,J  
template < typename T > [O) Q\|k  
  struct result_1 i%jti6z$Hr  
  { h n:  
  typedef T & result; w +QXSa_D  
} ; ^_6.*Mvx  
template < typename T1, typename T2 > sEpY&6*  
  struct result_2 Z=VAjJ;i[  
  { Igowz7  
  typedef T1 & result; Z`L-UQJ .  
} ; UY@^KT]  
template < typename T > 9i hB;m'C)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H_*;7/&  
  { JI TQ3UL:W  
  return (T & )r; vrr&Ve  
} {Kn:>l$*7  
template < typename T1, typename T2 > xign!=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B@P +b*%  
  { z8HOig?  
  return (T1 & )r1; ,>H(l$n  
} gi26Dtk(h  
} ; X?m"86L  
lX^yd5M&f  
template <> I[mlQmwsL.  
class holder < 2 > }m!L2iK4qk  
  { jNKu5"HB  
public : Q\WH2CK  
template < typename T > ZE+VLV v  
  struct result_1 wR)U&da`@  
  { tO0MYEx"  
  typedef T & result; A 9 I5  
} ; @'go?E)f  
template < typename T1, typename T2 > i98>=y~  
  struct result_2 zcF`Z {&+  
  { 6[r-8_  
  typedef T2 & result; x+?P/Ckg  
} ; Mf 7 Z5  
template < typename T > $ {Y? jJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &NvvaqJ  
  { iUNlNl ?  
  return (T & )r; a?_!  
} ;+d2qbGd  
template < typename T1, typename T2 > _!vxX ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R07 7eX  
  { O$<m(~[S  
  return (T2 & )r2; K9{]v=#I  
} fk*$}f  
} ; !bf8 r  
^T(v4'7  
t0^chlJP$  
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> >。 p6UPP|-S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qnFi./  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7x 6q:4Ep\  
$~$NQe!/  
return l(i, j) = r(i, j); wH?r522`c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8G GC)2  
0A]+9@W;  
  return ( int & )i; =6PTT$,  
  return ( int & )j; _J|cJ %F>%  
最后执行i = j; CN7 2 E  
可见,参数被正确的选择了。 KwEyMR!  
yeI((2L@E2  
7iI6._"!w  
jv8diQ.  
<xb=.xe  
八. 中期总结 Bo)N<S_=^  
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: %E1_)^ ^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \FE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $mH'%YDIl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E5>y?N  
],!7S"{97  
w;e42.\  
^p@R!228  
vvWje:H  
x{GKz#  
九. 简化 l"T{!Oq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 OI@;ffHSW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {x&"b-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >gj%q$@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C rA7lu'  
  +-*/&|^等 w+^z{3>  
2. 返回引用。 WUEjWJA-MB  
  =,各种复合赋值等 E~[v.3`  
3. 返回固定类型。 M1>2Q[h7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z8MKGM  
4. 原样返回。 y{Fq'w!ap  
  operator, d9@Pze">e  
5. 返回解引用的类型。 <1^\,cI2  
  operator*(单目) ;+86q"&n  
6. 返回地址。 f( %r)%  
  operator&(单目) ceKR?%8s  
7. 下表访问返回类型。 p3e_:5k  
  operator[] n]K`ofjl^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \A~r~  
  operator<<和operator>> 0$saDmED  
}DCR(p rD  
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。 $e99[y@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >v r! 3  
S2^Ckg  
template < typename Left > IY* ~df  
struct value_return 4`KQ@m  
  { }]fJ[KbDp  
template < typename T > 7W7!X\0Y  
  struct result_1 gwm}19JC  
  { f:w#r.]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !F^j\  
} ; |z]O@@j$  
Xp_3EQl  
template < typename T1, typename T2 > *>=|"ff  
  struct result_2 ".@}]z8  
  { nQ\)~MKd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'N7AVj  
} ; 7Ud  
} ; Qz[4M`M  
9f wFSJx  
TgDx3U[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /:<.Cn>-  
h 2Kx  
下面我们来剥离functor中的operator() ~qjnV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K6 {0`'x  
y4^w8'%MC  
return l(t) op r(t) \G+uK:PC,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +nLsiC{&  
return op l(t) RhL!Z z  
return op l(t1, t2) Vm3e6Y,K  
return l(t) op AV t(e6H  
return l(t1, t2) op WNE=|z#|  
return l(t)[r(t)] \[!k`6#t7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <`rl[C{  
`1 tD&te0  
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: xs'vd:l.Pp  
单目: return f(l(t), r(t)); N:_U2[V^d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MDyPwv\  
双目: return f(l(t)); 4mqA*c%6S  
return f(l(t1, t2)); 7aV(tMzd  
下面就是f的实现,以operator/为例 9rd7l6$R"  
i&%/]Nq  
struct meta_divide 6wmMg i_m  
  { vvsQf%  
template < typename T1, typename T2 > a4B#?p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L,KK{o|Eq  
  { =9LeFrz  
  return t1 / t2; Ah|,`0dw  
} 8/tvS8I#y  
} ; _NkVi_UX  
9=-d/y?  
这个工作可以让宏来做: 2X= pu. ;F  
O<:"Irq\qr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [|:kS  
template < typename T1, typename T2 > \ *j`{ K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @~Uu]1  
以后可以直接用 qMHI-h_A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z. 6-D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A.D@21py  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e2P ds`  
]V`L\  
2$Fy?08q  
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 <c X\|dM  
RKt#2%FFO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3T<aGW1  
class unary_op : public Rettype RV&=B%w+  
  { EWr8=@iU  
    Left l; N'!:  
public : 9"#,X36  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +O2z&a;q  
j9bn|p$DA  
template < typename T > ,rC$~ &  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BS6UXAf{|Z  
      { IpRdGT02  
      return FuncType::execute(l(t)); ]P5|V4FXo  
    } ]csfK${  
t/3t69\x  
    template < typename T1, typename T2 > YpGG^;M$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SDW_Y^Tb  
      { E|Q|Nx!6[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *[QFIDn:  
    } zx(=ArCRr  
} ; 9/@7NNKJ  
{p70( ]v  
G!^}z (Mgi  
同样还可以申明一个binary_op 5Y#W$Fx($R  
k3w(KH @  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 wT e?  
class binary_op : public Rettype .5'_5>tkv  
  { 2<  "-  
    Left l; &* Aems{-  
Right r; 7a0kat '\  
public : Q#Vg5H4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V"r2 t9A  
  OH*  
template < typename T >  ^O9_dP:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -/7[\S  
      { XITh_S4fs=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SGp}(j>  
    } 1 po.Cmx  
t}!Y}D  
    template < typename T1, typename T2 > {zri6P+s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pI>[^7  
      { ?Tr]zxtd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .}O _5b(  
    } VY@6!9G  
} ; l?UFe$9(  
5g-AB`6T  
A%zX LV=3O  
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 {tN?)~ZQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WqHsf1? N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %+{[%?xh  
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。 N1vPY]8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }%@q; "9`  
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。。。 8}^R jMgI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ):c)$$dn  
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) 9Sy|:J0  
下面是修改过的unary_op (sfy14>\  
vpoYb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WcG}9)9  
class unary_op }C<<l5/ z  
  { Ei Yj`P  
Left l; v"LH^!/  
  n;F/}:c_a  
public : mF@)l]UZ'  
GjfPba4>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T"tR*2HwSd  
$1F$3"k  
template < typename T > G 5T{*  
  struct result_1 0[O."9  
  { b":3J)Y6.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6N<v&7cSB  
} ; 2jUEL=+Y  
FD+y?UF  
template < typename T1, typename T2 > 5r-OE-U{  
  struct result_2 .:nV^+)  
  { C~ r(*nr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A.%MrgOOX  
} ; TGxmc37?  
,*r}23  
template < typename T1, typename T2 > z87_/(nu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  u51%~  
  { qTA,rr#p0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DA(ur'D  
} /p PSo  
TJhzyJ"t  
template < typename T > X;vfbF   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~:ldGfb|  
  { a*g7uaoP  
  return OpClass::execute(lt(t)); T0Kjnzs  
} naHQeX;  
O #  
} ; ! /qQ:k-.  
W~QH"Sq  
FB\lUO)U\c  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug us0{y7(p  
好啦,现在才真正完美了。 6zf3A:]&{  
现在在picker里面就可以这么添加了: cj5; XK  
D J:N  
template < typename Right > XP |qY1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H/I1n\  
  { @|i f^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |_ADG  
} 8do7`mN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P> wDr`*  
/KCJ)0UU  
"{lw;AA5F  
3%NbT  
H ({Y  
十. bind O5lP92],  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dZ"B6L!^(  
先来分析一下一段例子 c'XvZNf .C  
5J1q]^  
M;$LB@h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yW!+:y_N_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?L'4*S]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V|njgcn d  
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。 iL](w3EM  
我们来写个简单的。 #zL0P>P'a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N;6@f*3_i  
对于函数对象类的版本: /ad]pdF  
*}n)KK7aT  
template < typename Func > @S>$y5if  
struct functor_trait )dMXn2O  
  { wBbJ \  
typedef typename Func::result_type result_type; rF*L@HI  
} ; KVC$o+<'`%  
对于无参数函数的版本: |rhCQ"H  
)= :gO`"D  
template < typename Ret > 8!!iwmH{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TSp;Vr OP  
  { ]\8{z"  
typedef Ret result_type; j&qJK,~  
} ; `Qg#`  
对于单参数函数的版本: `O'@TrI  
`n{yls7.  
template < typename Ret, typename V1 > G=Qslrtg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i]L4kh5  
  { 1I1Z),  
typedef Ret result_type; <.l$jW]  
} ; TX%W-J _  
对于双参数函数的版本: >@T(^=Q  
uQYBq)p|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [|NgrU_.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +=qazE<:0  
  { fK'qc L  
typedef Ret result_type; Y unY'xY  
} ; ?#cX_  
等等。。。 Bv)4YU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #SR"Q`P  
'~Z#h  P  
template < typename Func > FX6 *`  
struct func_return =q4 QBAW  
  { vA(')"DDT  
template < typename T > <r1N6(n  
  struct result_1 Z\)emps  
  { !:7aXT*D$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EA/+~ux  
} ; =)p/p6  
4 <&8`Q  
template < typename T1, typename T2 > 6$l6>A  
  struct result_2 2Q/#.lNL  
  { 4=T>Iy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c/g"/ICs  
} ; G3.MS7 J  
} ; +TR#  
yQ3*~d~U|L  
pR VL}^Rk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >UQ`@GdafR  
KioD/  
template < typename Func, typename aPicker > ZYBK'&J4m  
class binder_1 h>l  
  { P!Mz5QZ+  
Func fn; A)X 'We  
aPicker pk; "E><:_,\  
public : -c1$>+  
dE _I=v  
template < typename T > QCI-YJ&o  
  struct result_1 qZ:--,9+  
  { p(5'|eqBV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hsoe?kUHF  
} ; o#IQz_  
E7*z.3  
template < typename T1, typename T2 > *Y2d!9F}Sa  
  struct result_2 :e&P's=  
  { wF`9}9q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; abvA*|  
} ; KLc<c1BZ  
P]pVYX# m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r|bvpZV  
n,Z B-"dW  
template < typename T > 4eOQP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '$cU\DTN6  
  { +bj[.  
  return fn(pk(t)); 8")1,   
} ^<@9ph  
template < typename T1, typename T2 > #Moju  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f y|Ae  
  { 9 J$z/j;X  
  return fn(pk(t1, t2)); mh4NZ @;  
} ,a I0Aw  
} ; p^LUyLG`  
XOM@Pi#z  
n{~W s^d  
一目了然不是么? Y^?J3[@  
最后实现bind w:}RS.AK  
tXocGM {6C  
GUe&WW:Sqk  
template < typename Func, typename aPicker > .&53WL[D|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^[d|^fRH Q  
  { e/?>6'6 5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YdI|xu>0A^  
} 4Qr16,Us  
GlDl0P,*r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vM}oxhQ$n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !5~{?sr>  
6m$,t-f0b  
十一. phoenix nl7=Nhh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o <lS90J  
k++Os'hSEY  
for_each(v.begin(), v.end(), (wNL,<%~  
( N[~"X**x  
do_ |WiK*  
[ /&>6#3df-  
  cout << _1 <<   " , " Um k9  
] 3 *o l  
.while_( -- _1), f1'NWec  
cout << var( " \n " ) 'w+T vOB  
) RhG9Xw9  
); _fH.#C  
.1yp}&e#  
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: %2<G3]6^U  
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@XGJN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ( _ZOUMe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [Hn4&PET  
> dJvl|  
io]e]m%  
template < typename Cond, typename Actor > -vXX u;frt  
class do_while F3\'WQh  
  { Tsez&R$k  
Cond cd; CL*i,9:NR  
Actor act; +oY[uF  
public : fjUyx:  
template < typename T > ^/wvHu[#  
  struct result_1 Rld1pX2v  
  { A|#9  
  typedef int result_type; r^ ?Qo  
} ; BzqM$F( L,  
?~e 8:/@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _|x b)_  
d/8I&{.  
template < typename T > w. gI0`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZGHkW9b&  
  { t)n!];  
  do b!Q|0X.?  
    { a_YE[6  
  act(t); M@rknq@  
  } +'$=\d^  
  while (cd(t)); l@FPTHq  
  return   0 ; &46h!gW  
} .17WF\1HC.  
} ; sXm/+I^  
[YY[E 7  
x4cP%{n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zV\\T(R)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QvK-3w;=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m4{F-++dk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vdloh ,  
下面就是产生这个functor的类: [q/=%8qLUA  
(gQ^jmZPG  
DFKU?#R  
template < typename Actor > c|[:vin  
class do_while_actor qALlMj--m  
  { 33lD`4i+  
Actor act; <wge_3W#  
public : ~3 Y)o|D3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UdmYS3zs  
+53 Tf  
template < typename Cond > Lrgv:n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j4L ) D  
} ; ,v$gWA!l  
vgSs]g  
\}Jy=[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P SDzs\s  
最后,是那个do_ CUgXpU*  
G\S\Qe{P~  
PW"G]G,  
class do_while_invoker wSHE~Xx  
  { 6D,xs}j1  
public : r3oAP[+n  
template < typename Actor > Qi' ,[Xmf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3A%/H`  
  { `#&pB0.y  
  return do_while_actor < Actor > (act); .7TQae%  
} > $0eRVL  
} do_; h_ef@ZwSw  
TJ3CXyRq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JnCp'`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]w.:K*_=  
最后来说说怎么处理break和continue ]q DhGt  
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。 aJlSIw*Q,  
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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