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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RqRyZ*n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pQ yH`  
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, R1NwtnS  
GP;UuQz  
&1$|KbmV4  
Y<9]7R(\;  
  class filler UZb!tO2  
  { d0 qc%.s  
public : ^A' Bghy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YB3?Ftgw  
} ; _omz74   
\2NT7^H#  
N(= \S:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 19 <Lgr  
+N:=|u.g  
eL{6;.C  
LQ3J$N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^mu PjM+D  
|tqYRWn0  
NG?-dkD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bbxo!K m"  
)ME'qA3K  
2!;U.+(  
"E}38  
二. 战前分析 l"app]uVZ  
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。 C}8 3t~Q  
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 k~HS_b*]d  
gtlyQ _V  
 - j_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7o4B1YD  
  /* --------------------------------------------- */ pA?2UZ  
vector < int *> vp( 10 ); w~l%xiC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @]xH t&j  
/* --------------------------------------------- */ drK &  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,R2;oF_  
/* --------------------------------------------- */ MZK%IC>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZAa:f:[#f  
  /* --------------------------------------------- */ KW-g $Ma  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wwVg'V;  
/* --------------------------------------------- */ >[a&,gS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fe$OPl~  
2JX@#vQ4  
D ~LU3#n  
VSW"/{Lp  
看了之后,我们可以思考一些问题: Zz@wbhMV  
1._1, _2是什么? bFtzwa5Gc  
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。 J'#R9NO<  
2._1 = 1是在做什么? vD'YLn%Q  
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。 qF57T>v|  
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。 )9'Zb`n  
do&0m[x%  
_5&LV2  
三. 动工 UcxMA%Pw7$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >nOzz0,  
+!Lz]@9K  
!(>yB;u  
Egr'IbB  
template < typename T > Kb,#Ot  
class assignment 7zEpuw  
  { NQqq\h  
T value; Q3|I.I e  
public : lJ/{.uK  
assignment( const T & v) : value(v) {} h(MS>=  
template < typename T2 > MR-cOPn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =VOl  *  
} ; c?XqSK`',Z  
T,SCK^  
PuoN<9 #  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZKco  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _ pKWDMB$z  
m. DC  
JDj^7\`  
$3D#U^7i  
  class holder f%cbBx^;  
  { IM9P5?kJ ?  
public : SlojB^%  
template < typename T > V07? sc<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1H]E:Bq  
  { B#Z-kFn@  
  return assignment < T > (t); ]n$&|@  
} 9_I#{ ?  
} ; QLum=YB  
(D <o=Q  
fS?fNtD6<  
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: Od@<L  
#7yy7Y5  
  static holder _1; SE<hZLd"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8j<+ ' R  
9o|#R&0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \B1<fF2  
而不用手动写一个函数对象。 ?QfomTT  
!|`vW{v  
+KKx\m*  
K}1eQS&$a  
四. 问题分析 M +Jcg b]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9 &p;2/H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *&sXC@^@^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T_1p1Sg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gg}^@h&?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {_<,5)c  
}$T!qMst{  
五. 问题1:一致性 ?~#{3b  
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?| 'p:L"L}Q?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aq<QKn U  
hDc)\vzr  
struct holder [tY+P7j9)  
  { GYM6 `  
  // [5O`  
  template < typename T > k>;a5'S  
T &   operator ()( const T & r) const I7/X6^/}  
  { /'g"Ys?3  
  return (T & )r; UZ}>@0  
} UOtrq=y  
} ; EU@XLm6  
)}i;OLw-  
这样的话assignment也必须相应改动: Q1(6U6L  
jYi{[* *  
template < typename Left, typename Right > iJD_ qhd7  
class assignment 6*r3T:u3  
  { Q($aN-   
Left l; 2lm{:tS  
Right r; *2tG07kI  
public : Gaxa~?ek  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a{%]X(';  
template < typename T2 > !ii'hwFm$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oHI/tS4 _  
} ; ]p sx\ZMa  
Jb4A!g5C  
同时,holder的operator=也需要改动: UZq1qn@+  
*)H&n>"e  
template < typename T > Vn1hr;i]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Wr+1G 8  
  { d[Lr`=L;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,) JSX o  
} 7TN94@kCF  
t4E=  
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。 N2_9V~!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h]z>H~.<*  
Jxy94y*  
return l(rhs) = r; b 7%O[  
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。 N>J"^GX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~0~f  
OK"B`*  
template < typename Tp > ,J0BG0jB^u  
class constant_t wRi` L7  
  { j/9Uf|z-_  
  const Tp t; K@PQLL#yJp  
public : :x<'>)6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xjDV1Xf*  
template < typename T > x3>PM]r(V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1~# 2AdG  
  { g~AO KHUP  
  return t; E-_Q3^  
} /kY|PY  
} ; @^';[P!  
5V{zdS=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /Xd s+V^Z  
下面就可以修改holder的operator=了 SdTJ?P+m  
s s*% 3<  
template < typename T > l[EjtN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  MXj7Z3  
  { rHWlv\+N n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pwvcH3l/r  
} '~ {xn  
Lz9t9AoB  
同时也要修改assignment的operator() Q< q&a8~  
"x*5g*k  
template < typename T2 > k'K&GF1B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dw v(8  
现在代码看起来就很一致了。 !L#>wlX)  
>_4Ck{^d#  
六. 问题2:链式操作 V~uH)IMkh7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E\(dyq/  
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。 6DFF:wrm&  
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。 BWct0=  
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。 p(F}[bP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wf<=r W'  
O,kzU,zOs  
template < typename T > cv b:FK  
struct result_1 hK,e<?N^  
  { w< hw>e^.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V2I"m  
} ; lKMOsr@l  
aF9p%HPDw  
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: {1Z`'.FU  
&_^t$To  
template < typename T > . _5g<aw;  
struct   ref <J`",h  
  { TRl,L5wd-?  
typedef T & reference; #-_';Er\  
} ; U9[ &ci  
template < typename T > k|$08EK $  
struct   ref < T &> >Q$, } `U;  
  { 4E`y*Hmzy+  
typedef T & reference; 3Ms ` ajJ  
} ; I]"wT2@T;7  
s:y~vd(Vi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KV Vo_9S'  
(3DjFT3 w  
template < typename T > Lbka*@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I6x  
  { HWJ(O/N  
  return l(t) = r(t); 3iHUG^sLW  
} hlpi-oW`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 iyF~:[8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mTcopyp  
SO #NWa<0|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 i+$G=Z#3E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BitP?6KX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k !S0-/ h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  R\%&Q|  
最后的布局是: 2nW:|*:/p6  
                Add 3[g%T2&[  
              /   \ S <C'#vj  
            Divide   5 p&SxR}h  
            /   \ 4aAuE0  
          _1     3 d%:B,bck  
似乎一切都解决了?不。 Jhclg0q  
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。 j {w'#x,  
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。 B>&Q]J+R  
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: uT'}_2=:  
x=g=e <_  
template < typename Right > RKu'WD?sdH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2sj[hI  
Right & rt) const I%]~]a  
  { jN\} l|;q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }pJ6CW  
} 3BuG_ild  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _d#1muZ?p|  
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。 WgxGx`Y)  
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。 '?Mt*%J@=$  
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。 poZ04Uxo>  
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。 zW^_w&fd^j  
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? ^gb3DNV~y  
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: G_GV  
[?3]+xr :  
template < class Action > uD=i-IHT  
class picker : public Action (yjx+K_[  
  { &b[ .bf  
public : xV&c)l>}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \K$9r=!(  
  // all the operator overloaded _i_^s0J  
} ; g.wp }fz  
|JZ3aS   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v~f_~v5J!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: aDrF" j  
D00I!D16  
template < typename Right > B?BB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 00Tm]mMQX  
  { kvWP[! j?)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k3F* D  
} ~*OQRl6F  
r5U[jwP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L*a:j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [{]/9E /&  
5K_KZL-  
template < typename T >   struct picker_maker P9Ye e!*H  
  { CH!>RRF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dNH6%1(s]0  
} ; VRuY8<E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bC_qoI<  
  { O$F<x,  
typedef picker < T > result; mlq+Z#9  
} ; Akar@wh  
h(q,-')l_  
下面总的结构就有了: z+ch-L^K4  
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。 }V20~ hi  
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。 c/:d$o-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;DQ{6(  
至此链式操作完美实现。 W7bA#p(  
asDk@G cu  
{y5v"GR{YM  
七. 问题3 eIZ7uSl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 yQAW\0`  
Y nD_:ZK  
template < typename T1, typename T2 > v:2*<;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D hN{Y8'~  
  { s(~tL-_ K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m2%OX"#e  
} B|\pzWD%  
 rG#o*oA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )uj:k*`)  
C[E[|s*l  
template < typename T1, typename T2 > DGR[2C)@N  
struct result_2 8>U{>]WG  
  { \<cs:C\h7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v[k;R  
} ; ZGILV  
UH8q:jOi  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pD^7ZE6  
这个差事就留给了holder自己。 WJ%4IaT  
    ~3f`=r3/.  
 fP+RuZ  
template < int Order > +<l6!r2Z  
class holder; 6wIo95`  
template <> ]2:w?+T  
class holder < 1 >  Ptt  
  { (d9G`  
public : 54X=58Q  
template < typename T > '?j[hhfB-  
  struct result_1 ;k W+  
  { f*Z8C9)  
  typedef T & result; OTgctw1s  
} ; UY(pKe>  
template < typename T1, typename T2 > Ijg //=  
  struct result_2 *Sd}cDCO%  
  { 49('pq?D  
  typedef T1 & result; jN3K= MA  
} ; ^{<!pvT  
template < typename T > 3shRrCL0mf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }da}vR"iL  
  { Eo\pNz#)  
  return (T & )r; )6~s;y!  
} [h5~1N  
template < typename T1, typename T2 > bcM65pt_C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rI'kGqU  
  { Zqo  
  return (T1 & )r1; o\TXW qt  
} /$EX -!ie  
} ; $,b1`*  
g1!ek  
template <> Rcn6puZt  
class holder < 2 > `, lnBP3D"  
  { wBuos}/  
public : u&M:w5EM  
template < typename T > +'-i(]@!'  
  struct result_1 6dH> 0l  
  { hFW{qWP  
  typedef T & result; J!\Cs1 !f  
} ; ]'.D@vFGO  
template < typename T1, typename T2 > Kia34 ~W  
  struct result_2 DB=^Z%%Z  
  { }s@ i  
  typedef T2 & result; +.czj,Sq  
} ; j1 Ns|oph1  
template < typename T > bjL8Wpk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a)o-6  
  { B;vpG?s{9  
  return (T & )r; MvCB|N"qy  
} xYLTz8g=  
template < typename T1, typename T2 > [=EmDP:@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =qJlSb  
  { No\3kRB4bi  
  return (T2 & )r2; qUS y0SQ/l  
} b41f7t=  
} ; x(]Um!  
5~R1KjjvA  
_c z$w5`  
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> >。 s)A=hB-V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -X]?ql*%`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F.Sc2n@7-  
.or1*-B K  
return l(i, j) = r(i, j); RJ+["[k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) za,JCI  
-:V0pb  
  return ( int & )i; hifC.guK  
  return ( int & )j; *3!#W|#=]N  
最后执行i = j; 6f'THU$  
可见,参数被正确的选择了。 ^~7/hm:  
j^T i6F>f  
r%uka5@  
#5 %\~ f  
FJ+n- \  
八. 中期总结 VF bso3q<j  
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: 2(i@\dZCb<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 } %bP9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (teK0s;t5k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mS9ITe M  
 Z,"f2UJ  
#dj,=^1_14  
d69synEw>k  
W#bOx0  
xf7_|l  
九. 简化 nB9(y4  
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。  WJ&a9]&C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z.%0yS_T  
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+Q}bTb8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OpLo[Y\  
  +-*/&|^等 lJJ`aYDp  
2. 返回引用。 !+)5?o  
  =,各种复合赋值等 v.!e1ke8D*  
3. 返回固定类型。 Q/%]%d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0s72BcP  
4. 原样返回。 V|hr9  
  operator, -Q MO*PY  
5. 返回解引用的类型。 GlOSCJZ  
  operator*(单目) KBg5 _+l  
6. 返回地址。 QFg{.F?3q>  
  operator&(单目) <HfmNhI85(  
7. 下表访问返回类型。 <-(n48  
  operator[] \sEH)$R'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6 =H]p1p~O  
  operator<<和operator>> L;i(@tp|v  
IJk<1T7:(W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2uzy]faM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >$:_M*5  
 nJ|M  
template < typename Left > 08qM?{z o^  
struct value_return -%ftPfm  
  { F T$x#>  
template < typename T > 0x2[*pJ|IW  
  struct result_1 1EHL8@.M  
  { "KKw\i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O"ebrv  
} ; >|rU*+I`  
V'8Rz#Gc5  
template < typename T1, typename T2 > }G ^nK m  
  struct result_2 FT Ytf4t  
  { % pQi}x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 43s8a  
} ; )ZMR4U$+v  
} ; 9CFh'>}$  
:;URLl0  
*[+{KJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nU,~*Us  
*q*$%H  
下面我们来剥离functor中的operator() eE5j6`5i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h1+y.4  
NRMEZ\*L  
return l(t) op r(t) B'hN3.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D}OhmOu 3  
return op l(t) VJSkQ\KD  
return op l(t1, t2) x0||'0I0  
return l(t) op (b"kN(  
return l(t1, t2) op =3EE-%eF!  
return l(t)[r(t)] ?#lHQT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xs^wRE_  
<"@5. f1"Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6$&%z Eh  
单目: return f(l(t), r(t)); -u^f;4|u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sf Zb$T J  
双目: return f(l(t)); >^GAfvW  
return f(l(t1, t2)); "V <WC"  
下面就是f的实现,以operator/为例  NArr2o2  
<N8z<o4rku  
struct meta_divide F13vc~$Ky  
  { ?D+H2[n\a  
template < typename T1, typename T2 > _BI[F m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9cQ;h37J>  
  { '3iJq9  
  return t1 / t2; 2. f8uq  
} W=I~GhM  
} ; Wrf+5 ;,,  
4l@aga  
这个工作可以让宏来做: JOo+RA5d  
Q#lFt,.y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Huc|HL#C  
template < typename T1, typename T2 > \ Vx%!j&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V?- ]ZkI  
以后可以直接用 n um2HtU&%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oC}2 Z{  
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 L}VQc9"gc  
(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。。。) ^+O97<#6C  
B=HE i\55K  
"h:#'y$V  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hu 5o{8[  
~_|CXPiQ8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `k -|G2  
class unary_op : public Rettype a,eEP43dn  
  { h|.{dv  
    Left l; !X\aZ{}Q  
public : \xKhbpO~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5Un)d<!7&u  
y3ST0=>j}  
template < typename T > wPvYnhr|G-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `S|T&|ad0  
      { bO+ e?&vQ%  
      return FuncType::execute(l(t)); LY2QKjgP  
    } [6CWgQ%Ue  
CcZM0  
    template < typename T1, typename T2 > @c=bH>Oz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yb?(Q %  
      { bd&Nf2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H^JFPvEc  
    } KeWIC,kq  
} ; Ee^>Q*wahw  
zYEb#*Kar  
<f;X s(  
同样还可以申明一个binary_op |N0RBa4%  
{2LG$x-N%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [bjP-pX  
class binary_op : public Rettype r85j /YK  
  { .xe+cK  
    Left l; o`.5NUn  
Right r; %$F_oO7"  
public : X<d`!,bn@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [0H]L{yV  
.[o`TlG%  
template < typename T > yGC3B00Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $1n\jN  
      { $*C'{&2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :Fi$-g  
    } %t%D|cf  
`.F3&pA  
    template < typename T1, typename T2 > #@<L$"L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pDt45   
      {  g:?p/L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ph17(APt,Q  
    } -+W E9  
} ; '~E=V:6  
c\VD8 :  
tJpK/"R'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0W,.1J2*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ddEV@2F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hs<OzM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0F<$Zbe2B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qcoTt~\  
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。。。 ;rC< C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $ spk.j  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Wux[h8G  
下面是修改过的unary_op !JbWxGN`jn  
-_irkpdC[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qP72JxT  
class unary_op /|8/C40aY  
  { <X ([VZ  
Left l; z0?IQzR^T  
  zE?@_p1gei  
public : 9lB$i2G>Zw  
Wo~;h (6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g1&q6wCg|  
> mEB,  
template < typename T > vvF]g.,  
  struct result_1 lMe+.P|  
  { S^nI=HTm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >~})O&t  
} ; ;Mz7emt  
\`-a'u=S  
template < typename T1, typename T2 > _z53r+A  
  struct result_2 j7b4wH\#  
  { Xn%O .yM6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n7L|XkaQ  
} ; 4M P8t@z  
TiD|.a8S  
template < typename T1, typename T2 > 1B~[L 5p9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5?|yYQM0tK  
  { hx8.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !CR#Fyt+9  
} B[fbPrM  
)^m"fQ+  
template < typename T > R+ tQvxp#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rln% Y  
  { eDsc_5I  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;8yEhar  
} FMz>p1s|dK  
'EG/)0t`  
} ; #1Ie v7w  
cN~F32<  
FLLfTkXdI  
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 d bHxc@H  
好啦,现在才真正完美了。 L4v26*P  
现在在picker里面就可以这么添加了: J6Nhpzp  
&[_D'jm+S0  
template < typename Right > U|+ c&TY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S%3&Y3S  
  { fiW2m=h_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6/&|)gW',  
} !G;|~|fMV  
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。 ]4]AcJj  
t_ id/  
d?N[bA  
MC%!>,tC  
*`V r P  
十. bind R[}fr36>/  
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。 <STE~ZmO  
先来分析一下一段例子 4f'!,Q ;  
YtA<4XHU  
#aIV\G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t]8nRZ1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,ygDNF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a2B9 .;F  
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。 EOo,olklC  
我们来写个简单的。 LKYcE;n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L@`:mK+;  
对于函数对象类的版本: eJE!\ucS2W  
l4\!J/df  
template < typename Func > k<y~n*{_  
struct functor_trait 1Sd<cOEd  
  { pI( H7 (  
typedef typename Func::result_type result_type; - @tL]]  
} ; ;OSEMgB1  
对于无参数函数的版本: vCn\_Nu;W&  
~=?^v[T1  
template < typename Ret > dY`P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t(xe*xS  
  { [@/s! i @  
typedef Ret result_type; e)aH7Jj#  
} ; .7> g8  
对于单参数函数的版本: bZu2.?{  
tkW7wP;  
template < typename Ret, typename V1 > 9 !s)52qt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .Zr3!N.t  
  { ,D\}DJ`)C  
typedef Ret result_type; "=yz}~,  
} ; kyr=q-y  
对于双参数函数的版本: D;6C2>U~L  
 ](>YjE0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hHyB;(3~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3V3q vd  
  { .cB>ab&  
typedef Ret result_type; xmHW,#%ui\  
} ; Dw.Pv)'$  
等等。。。 ;$FMOMR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3W}qNY;J  
[#+klP$  
template < typename Func > + De-U.  
struct func_return jm,:jkr  
  { v-}B T+  
template < typename T > 6o~g3{Ow  
  struct result_1 g|5cO3m0'  
  { C5=m~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =Q4Wr0y><]  
} ; `Wp y6o  
wc?YzXP+  
template < typename T1, typename T2 >  !qTP  
  struct result_2 !}=#h8fv  
  { fcw/l,k9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \:E=B1  
} ; h&z(;B!;y.  
} ; U[NQ"  
*ch7z|wo.  
G@rV9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fT5vO.a  
.cs4AWml<  
template < typename Func, typename aPicker > SeBl*V  
class binder_1 4_ kg/  
  { o(g}eP,g }  
Func fn; =/(R_BFna  
aPicker pk; wSG!.Ejc7  
public : J1Oe`my  
lSBu,UQP  
template < typename T > r_pZK(G%  
  struct result_1 )V9wU1.  
  { nS]Ih0( K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QaSRD/,M  
} ; bH.f4-.u>)  
fn Pej?f:  
template < typename T1, typename T2 > 5wb R}`8  
  struct result_2 q=;U(,Y  
  { `]5t'Ps  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7kmd.<  
} ; `9nk{ !X\  
AP0z~e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X9o6} %Y  
)u.%ycfeV  
template < typename T > :@^T^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .{"wliC2  
  { E*VOyH 2[  
  return fn(pk(t)); `$ZBIe/u  
} h4=7{0[  
template < typename T1, typename T2 > 3j/~XT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #%.fsJNA$  
  { q!<n\X3]u  
  return fn(pk(t1, t2)); jKp79].  
} :nxBM#:xu  
} ; hf5+$^RZ  
@Mf ZP~T+  
ML:H\  
一目了然不是么? APqYf<W  
最后实现bind Qp~3DUM  
B0m2SUC,H  
&cT@MV5  
template < typename Func, typename aPicker > `bjPOA(g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CB>*(Mu  
  { "\rR0V!wA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E6clVa  
} _dwJ;j`2  
Y#rd' 8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y hNy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 IV|})[n*  
c:`CL<xzU  
十一. phoenix gS.,V!#t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ? ;$f"Wl  
73kI%nNB  
for_each(v.begin(), v.end(), 5]Y?NN,GR  
( o=Ia{@   
do_ $zJ!L  
[ !Er)|YP  
  cout << _1 <<   " , " DUvF  
] SAokW,  
.while_( -- _1), Tr "Bz!  
cout << var( " \n " ) EsjZ;D, c(  
) #~`d ;MC  
); TH? wXd\  
C*Wyw]:r  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: AQgm]ex<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  t`'5|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mZ#h p}\.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b$=c(@]  
-02.n}u>  
!">EZX  
template < typename Cond, typename Actor > j&Y{ CFuZ  
class do_while lBNB8c0e"{  
  { .t$1B5  
Cond cd; "T' QbK0  
Actor act; [ Ru ( H  
public : 0;2ApYks  
template < typename T > Ex4)R2c*  
  struct result_1 a5uBQ?  
  { ]w~ECP(ap  
  typedef int result_type; [}Y_O*C !  
} ; 1NQU96  
eRB K= X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "eR-(c1  
!t|2&R$IQ  
template < typename T > Mby V_A`r_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zC>zkFT>H  
  { k1Sr7|  
  do {1[f9uPS  
    { zQx6r .  
  act(t); }W5~89"  
  } I$JyAj  
  while (cd(t)); _E4_k%8y  
  return   0 ; a`8svo;VUO  
} (\CH;c-@  
} ; jF|LPWl  
koy0A/\%  
cD]#6PFA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z2&7HTz  
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。 Ed>n/)Sm  
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。 |!uC [=  
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。 :\"g}AX  
下面就是产生这个functor的类: IS%e5  
 K<?[^\  
$c7Utm s  
template < typename Actor > %Hy.  
class do_while_actor *a@78&N  
  { Gu# wH  
Actor act; =7Sw29u<  
public : k;pU8y6Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Hw%lT}[O  
ZBXn&Gm  
template < typename Cond > 0oo*F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s+&iH  
} ; vze|*dKS  
qWb8"  
{|R +|ow  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 la 89>pF  
最后,是那个do_  h3z9}'  
sm at6p[  
A5%cgr% 6  
class do_while_invoker xZ>@wBQ  
  { 0<42\ya  
public : gutf[Ksu  
template < typename Actor > 'Ad|*~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %p tw=Ju  
  { [G7S  
  return do_while_actor < Actor > (act); X A-,  
} "In$|A\?E  
} do_; hXQo>t-$  
|k=5`WG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Lr<?eWdCwJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rwY{QBSf  
最后来说说怎么处理break和continue Z]=9=S| .4  
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。 >(eR0.x  
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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