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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P`xQL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p?v.42R:z  
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, w 4fz!l]  
[<,i}z  
+M=`3jioL  
<lo\7p$A  
  class filler .*Mp+Q}^  
  { ~stJO])a  
public : $,)PO Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IGQcQ/M  
} ; j*' +f~ A  
p"UdD  
L<62-+e`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: o<8('j   
e>] gCa  
=+z+`ot  
NtfzAz/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aVvma=  
Id}/(Pkq  
{gkzo3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R ~ZcTY[8  
/L yoTBG  
BtA_1RO  
Rl/5eE8  
二. 战前分析 5w+KIHhN|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 r&y0`M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 31^Jg  
tSVWO] <  
[Xyu_I-c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H _0F:e  
  /* --------------------------------------------- */ VchI0KL?  
vector < int *> vp( 10 ); 4Y5lP00!}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YLsOA`5X  
/* --------------------------------------------- */ 2if7|o$=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MfA@)v  
/* --------------------------------------------- */ h4#y'E!,Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F(?O7z"d  
  /* --------------------------------------------- */ -Lhq.Q*a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B{ Ab #  
/* --------------------------------------------- */ QJ,[K _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5(=5GkE)>  
o"!C8s_6  
XU y[l  
e~U]yg5X-  
看了之后,我们可以思考一些问题: teKx^ 'c'  
1._1, _2是什么? *671MJ 9  
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。 , UsY0YC  
2._1 = 1是在做什么? i$5<>\g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 OU esL9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 { MV,>T_  
hGy[L3 {  
1.tAl6]  
三. 动工 ? Xl;>}zj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vR3\E"Zi  
xwF mY'o  
21$E.x 6  
0,/I2!dF?  
template < typename T > z ub"Ap3  
class assignment ZuFcJ?8i  
  { V1&qgAy~  
T value; L</k+a?H!  
public : RY .@_{  
assignment( const T & v) : value(v) {} .He}f,!f<  
template < typename T2 > ^6On^k[|fw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l0 8vF$k|d  
} ; 02_+{vk!  
mCyn:+  
D3B]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 45?% D}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?g9:xgkF ^  
d9&   
`/O AgV"`  
a$j ~YUG_  
  class holder )qRH?Hsb7  
  { "Ccyj/  
public : 16ZyLt  
template < typename T > `Gj(>z*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dEZUK vo  
  { lrAhdi  
  return assignment < T > (t); -VeC X]  
} '451H3LC0  
} ; b'W.l1]<-  
Q5^ #:uZ  
^TtL-|I  
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: 3vs{*T"  
0|Xz-Y  
  static holder _1; N=PSr4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =C2KHNc  
vc :%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /&c2O X|Z  
而不用手动写一个函数对象。 g#MLA5%=u  
Gp{,v  
p$t|eu  
q;}iW:r&Q  
四. 问题分析 \_  V*Cs  
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。 _u+ 7>  
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。 Mj{w/'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pa6pq;4St  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [#9i@40  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 * bd3^mP  
$J^fpXO  
五. 问题1:一致性 t/}NX[q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^v `naA(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ftG3!}  
9QaE)wt  
struct holder @c-  
  { =W &Mt  
  // V2!0),]B  
  template < typename T > !> =ybRe  
T &   operator ()( const T & r) const 64mg:ed&  
  { m8=n`XI  
  return (T & )r; ?=ffv]v|  
} J#48c'  
} ; >.6|\{*sG  
*E*oWb]H  
这样的话assignment也必须相应改动: {zWR)o .=  
TF%Xb>jy[  
template < typename Left, typename Right > c"v75lW-J  
class assignment 6\ yBA_ z  
  { [ /YuI@C,@  
Left l; \ )=WA!  
Right r; xorafL  
public : {fnx=BaG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W|D kq  
template < typename T2 > ^nK<t?KS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x9,jXd  
} ; .[ }G{%M~[  
F#>00b{Q  
同时,holder的operator=也需要改动: {vGJ}q?Sd"  
+U1 Ir5Lx  
template < typename T > a%e`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <:V~_j6P0  
  { tEL9hZzI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); veHe   
} p]%di8&;N  
=C2sl;7~*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [lg!*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vjq2(I)u  
)Xh}N  
return l(rhs) = r; ]q.%_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -?-XO<I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h7 E~I J  
g_1#if&  
template < typename Tp > fO$){(]^  
class constant_t ICb!AsL  
  { v,S5C  
  const Tp t; 58Ce>*~  
public : ov,|`FdU^T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8ix_<$%  
template < typename T > {$,\Qg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t|$ jgM  
  { $8)XN-%(  
  return t; ~g\~x  
} rNR7}o~qo  
} ; &yvvea]  
F)(^c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gLB(A\yG  
下面就可以修改holder的operator=了 %W"u4 NT7  
u MEM7$o  
template < typename T > vY-CXWC7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a$ "nNmD?  
  { g5|~ i{"0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oGRk/@  
} =nGFLH6)  
HbegdbTJ  
同时也要修改assignment的operator() 3l~+VBR_  
BYB4- ,  
template < typename T2 > $G-<kC}8:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KGYbPty}  
现在代码看起来就很一致了。 4LKpEl.=  
:Ln)j%&  
六. 问题2:链式操作 T@tsM|pI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (T_-`N|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 hO]F\0+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b3^:Bh9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `*3A7y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bGCC?}\  
==OUd6e}  
template < typename T > >jX "  
struct result_1 &t^*0/~  
  { -67Z!N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2n,z`(=  
} ; &{V|%u}v  
gS5REC4I/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !?nO0Ao-$  
Hw o _;fV  
template < typename T > LUbj^iQ9  
struct   ref DjM*U52Yfj  
  { sfyLG3$/  
typedef T & reference; LN|(Z*  
} ; 5rows]EJJl  
template < typename T > Jy)=TJ!y  
struct   ref < T &> w'K7$F51  
  { CefFUqo4  
typedef T & reference; Q>,&@  
} ; z2iMpZ  
(oG YnN,2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `NN P<z+\  
ryL1<u ~  
template < typename T > :C*}Yg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]E-/}Ysz  
  { ^OKm (  
  return l(t) = r(t); ?6CLUu|7n  
} w7Yu} JY^  
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。 KL'1)G"OH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QPVi& *8_  
N4vcd=uG#  
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 EB}B75)x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h$&Tg_/'#D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CP J21^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @Chl>s  
最后的布局是: `;j1H<L  
                Add uO]D=Z\S(  
              /   \ +MX~1RU+  
            Divide   5 zR<{z  
            /   \ )#m{"rk[x,  
          _1     3 ,<U= 7<NU  
似乎一切都解决了?不。 98Vv K?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p(n0(}eVC'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 f)*?Ji|5F  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: vwT1bw.  
J@2jx4   
template < typename Right >  Zi~.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ESCN/ocV  
Right & rt) const [c3!xHt5O  
  { #kv9$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8g0 #WV  
} mD9Iao%4~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ] `$6=) _X  
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。 IU8zidn&  
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。 7Mh'x:p  
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。 a51(ySC}<s  
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。 ;0dH@b  
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? $mPR)T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: nLm'a_  
ZWCsrV*;  
template < class Action > a fa\6]m  
class picker : public Action =Fz mifTc  
  { !igPyhi,hl  
public : @&m [w'tn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NPH(v`  
  // all the operator overloaded FEk9a^Xyx  
} ; rN&fFI  
^aB;Oo  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g$uiwqNA%  
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: wO,qFY  
+ywz@0nx  
template < typename Right > jr`T6!\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]Ozz"4Z  
  { zeMV_rW~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ym:@<D  
} nk|(cyt)  
C1;uAw?\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <9]"p2  
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。 2E-Kz?,:[  
TgcCR:eL=  
template < typename T >   struct picker_maker 1'hpg>U  
  { "q?(rx;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5$U49j  
} ; 0aY|:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oO tjG3B({  
  { &E]) sJ0  
typedef picker < T > result; ;-1KPDIp`  
} ; dzIBdth  
s]m]b#1!r  
下面总的结构就有了: %72# tY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rPB Ju0D"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 t%mi#Gh(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MEI&]qI  
至此链式操作完美实现。 RhJ3>DL  
\*MZ 1Q*x  
aUMiRm-   
七. 问题3 cUug}/!I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !\'w>y7  
y;ey(  
template < typename T1, typename T2 > c\. )vH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F7}yt  
  { Ue9d0#9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |}77'w :  
} glch06  
bD v& ;Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ge)G.>c  
(1=@.srAzK  
template < typename T1, typename T2 > |Gq3pL<jkC  
struct result_2 {%wrx'<  
  { #`@)lU+/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _Q #[IH9  
} ; %{ U (y#  
@^0}wk  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !v3d:n\W8  
这个差事就留给了holder自己。 |$tF{\  
    f:8!@,I  
-qSGa;PJ  
template < int Order > @[D5{v)S  
class holder; C,ldi"|  
template <> lGet)/w;c  
class holder < 1 > ZW))Mx#K=T  
  { Mprn7=I{Tg  
public : *vNAm(\N  
template < typename T > GfgHFv  
  struct result_1 &x (D%+  
  { iu=@ h>C  
  typedef T & result;  =glG |  
} ; + $M<ck?Bo  
template < typename T1, typename T2 > klmbbLce  
  struct result_2 Cno[:iom  
  { uaD+G:{ [  
  typedef T1 & result; aAcQmq TT  
} ; s|WcJV  
template < typename T > QfjoHeG7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]@_|A, ]  
  { ?z.  Z_A&  
  return (T & )r; Z{u]qI{l  
} `m V(:  
template < typename T1, typename T2 > rxx VLW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Eb,M+c?  
  { oVl:g:K40  
  return (T1 & )r1; b 2\J<Nw  
} eLH=PDdO  
} ; A _7I0^  
G=e'H-  
template <> "Ml#,kU<T  
class holder < 2 > ,H|K3nh  
  { pw))9~XU  
public : u$qasII  
template < typename T > VaonG]Ues  
  struct result_1 ;Zf7|i`R3  
  { <'T DOYb  
  typedef T & result; 9AWP` ~l`  
} ; ga'G)d3oS  
template < typename T1, typename T2 > {#=o4~u%;H  
  struct result_2 .Z`xNp  
  { U4"&T,'lTL  
  typedef T2 & result; )REegFN@  
} ; 55b/giX  
template < typename T > ;Gu(Yoa}y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "MPS&OK  
  { = g%<xCp  
  return (T & )r; 8&hxU@T~  
} AO-~dV  
template < typename T1, typename T2 > 9G1ZW=83  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P(\x. d:  
  { '0Q/oU  
  return (T2 & )r2; sC f)#6mI  
} ow+_g R-  
} ; D3tcwjXoW_  
$;";i:H`  
O*F= xG  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N+]HJ`K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [pt U}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [$]-W$j+  
D7IhNWrgj  
return l(i, j) = r(i, j); B_@p@6z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \^cXmyQ<%  
!(S.7#-r  
  return ( int & )i; oh:.iL}j  
  return ( int & )j; Nbf >Y  
最后执行i = j; ( s+}l?  
可见,参数被正确的选择了。 tI0D{Xrc  
dF&@q,  
DEPsud;  
(nkiuCO  
N7q6pBA"E  
八. 中期总结 B90fUK2g  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qus%?B{b}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ubKp P%Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'v(b^x<ZS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wgQx.8 h>  
:VR% I;g;  
f]Zj"Tt-  
Yru,YA   
*aYuuRx  
6 ZXRb  
九. 简化 a!j{A?7Kw.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 bdBLfWe  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V_4=0(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4?_^7(%p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YvUV9qps~  
  +-*/&|^等 -|:mRAe  
2. 返回引用。 Q}^qu6  
  =,各种复合赋值等 I 'ha=PeVn  
3. 返回固定类型。 =+VDb5= TV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z wn#E  
4. 原样返回。 :@Ml-ZE  
  operator, JGYJ;j{E]  
5. 返回解引用的类型。 gP ^A  
  operator*(单目) I!Fd~g9I4  
6. 返回地址。 Vc8w[oS  
  operator&(单目) `Gg,oCQg  
7. 下表访问返回类型。 5p7i9"tgn  
  operator[] KO))2GET  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e[QEOx/-h2  
  operator<<和operator>> b-J6{=k^  
[t?:CgI)E  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9 H>J S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ih5CtcE1'd  
/i"1e:cK  
template < typename Left > OP``+z>  
struct value_return WuQ;Da0+_F  
  { |QyZ:`0u  
template < typename T > h.xtkD)Y~  
  struct result_1 cf\GC2+"^$  
  { - ^>7\]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _!yUr5&,Br  
} ; U_wIx  
\O*W/9 +  
template < typename T1, typename T2 > 7#P Q1UWl  
  struct result_2 (ul_bA+  
  { %y+v0.aWH+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bc6|]kB:  
} ; &'m&'wDt:  
} ; +[V.yY/t|>  
pWeD,!f  
MZ^(BOe_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZQsVSz( 1  
IRsyy\[kp8  
下面我们来剥离functor中的operator() cOdgBi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f5*hOzKG6  
-S%Uw  
return l(t) op r(t) RV@mAw.T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7Y 4!   
return op l(t) G#.q%Up  
return op l(t1, t2) (Wn^~-`=+  
return l(t) op Xz'o<S  
return l(t1, t2) op p-6T,')  
return l(t)[r(t)] 5[`f(;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *n9=Q9  
e'3y^Vg  
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: K{iC'^wP  
单目: return f(l(t), r(t)); %\1W0%w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O~5*X f  
双目: return f(l(t)); !!)NER-dv  
return f(l(t1, t2)); r:t3Kf`+E-  
下面就是f的实现,以operator/为例 > q8)~  
riSgb=7q9  
struct meta_divide M ~6 $kT  
  { /b."d\  
template < typename T1, typename T2 > .6pVt_f0/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nR,QqIFFw  
  { 'On%p|s)H  
  return t1 / t2; N LSJ D  
} Aot9^@4])  
} ; m :2A[H+  
p|w0 i[hc  
这个工作可以让宏来做: oUL4l=dj.  
rotu#?B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CE|rn8MB  
template < typename T1, typename T2 > \ Lr*\LP6jx3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [$`%ve  
以后可以直接用 .|KBQMI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /Uni6O)oc  
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 OyIIJ!(  
(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。。。) dlioaYc  
d*LW32B@  
zCmx1Djz  
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 .i3_D??  
rb]?"lizi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |}o3EX  
class unary_op : public Rettype /PEL[Os  
  { : CP,DO  
    Left l; ka*#O"}L8  
public : -7VQ {nC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yXCHBz6&  
2k^'}7G%  
template < typename T > |Zdl[|kX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }qBmt>#  
      { 5I/lFoy7  
      return FuncType::execute(l(t)); fN6n2*wr(  
    } z2 mjm  
`r&]Ydu:  
    template < typename T1, typename T2 > vywpX^KPv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IJDE{)  
      { >LW}N!IBy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~P'i /*:  
    } qTe@?j  
} ; M[QQi2:&  
4-oaq'//BT  
0CK3jdZ+X  
同样还可以申明一个binary_op k\-h-0[|  
ur[^/lxx0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kG`&Z9P  
class binary_op : public Rettype L.:8qY  
  { ipS:)4QFxJ  
    Left l; ;KT5qiqYH  
Right r; &W{v(@  
public : wJh/tb=$o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?H eUU  
<,y> W!  
template < typename T > e s<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TrBW0Bn>p  
      { U|x#'jGo'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [gj>ey8T  
    } @]Lu"h#u=  
LX#gc.c  
    template < typename T1, typename T2 > 1o?uf,H7O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;*WG9Y(W  
      { -! ^D8^s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rl]K :8*  
    } Y} 6@ w  
} ; 5t-, 5  
\jx3Fs:Q  
mp z3o\n  
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 ~JO.h$1C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <jBRUa[j_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @4n>I+6*&  
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。 WWATG=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S q{@4F}d  
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。。。 -_XTy!I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /y(0GP4A  
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) q}W})  
下面是修改过的unary_op HEw&'  
~ 7<M6F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I+ Y{_yw"f  
class unary_op BAtjYPX'w  
  { jwP5pu  
Left l; 3cF8DNh  
  /*MioaQB}p  
public : 5GGO:  
1x%B`d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UqNUX?(  
n}c~+ 0`un  
template < typename T > bAwKmk9C  
  struct result_1 L @Q+HN  
  { 8[D"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qw{`?1[+  
} ; x_r*<?OZ  
hw(\3h()  
template < typename T1, typename T2 > lnRL^ }  
  struct result_2 -!}3bl*(7  
  { n#@Qd!uzM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;%;||?'v  
} ; lc3Gu78 A/  
^b.#4i (v  
template < typename T1, typename T2 > 6[S IDOp*^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b`@J"E}  
  { 7VL|\^Y`q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @_1cY#!  
} m.<u !MI  
Qxk& J  
template < typename T > ?'_6M4UKa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gtePo[ZH.P  
  { -& =dl_m  
  return OpClass::execute(lt(t)); Nd&UWk^  
} XK})?LTD  
Keem \/  
} ; X-#&]^d  
V1~@   
DTSf[zP/  
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 #'0Yzh]qc  
好啦,现在才真正完美了。 6q6xqr:W  
现在在picker里面就可以这么添加了: 72 |O&`O  
5~j#Z (}u  
template < typename Right > >##Z}auY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YV!hlYOBi  
  { 2;0eW&e   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N$x&k$w R  
} kw E2V+2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 } `5k^J$x  
tym:C7v%~  
?)186dp  
lRb>W31"  
T6QRr}8`/J  
十. bind  uxB`  
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。 ex6R=97uA  
先来分析一下一段例子 hzRKv6  
E&eY79  
;j7G$s9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f 9Kt>2IN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |<5F08]v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6uT*Fg-G  
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。 *mbzK*  
我们来写个简单的。 Gx6%Z$2n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zRou~Kxi  
对于函数对象类的版本: gdA2u;q  
=/`]lY&  
template < typename Func > oeB'{bG  
struct functor_trait cR_pC 9z  
  { D}LM(s3li7  
typedef typename Func::result_type result_type; 6dV )pJd  
} ; R TpNxr{[  
对于无参数函数的版本: P^Owgr=Y  
-0x Q'1I  
template < typename Ret > x7U=1y(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L!lmy&1  
  { P_w4 DU  
typedef Ret result_type; ".N+nM~  
} ; p@nj6N.--  
对于单参数函数的版本: {:|3V 7X  
%1.F;-GdsW  
template < typename Ret, typename V1 > YO$D-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %9a3$OGZX  
  { BdF/(Pg  
typedef Ret result_type; yCvtglAJ4  
} ; brs`R#e \  
对于双参数函数的版本: ninWnQq  
7HBf^N.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &i(Ip'r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KE@+I.x  
  { 5a$EXV  
typedef Ret result_type; Hd\V?#H  
} ; V`1{*PrI@L  
等等。。。 `SsoRPW&$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7XK0vKmW3  
8hD[z}  
template < typename Func > Cj<8r S4+  
struct func_return tP7<WGHd/  
  { {MSE}|A\V  
template < typename T > 4P k%+l  
  struct result_1 XFvl  
  { t`+A;%=K]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6UuN-7z!"  
} ; t4[q :[1  
HyVV,q^E  
template < typename T1, typename T2 > ws+'*7  
  struct result_2 ,>h"~X  
  {  o+'|j#P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y~8 5Z0l  
} ; gS5MoW1  
} ; _ERtL5^  
G<n75!  
$3G^}A"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O573AA  
 3Iv^  
template < typename Func, typename aPicker > KF_fz   
class binder_1 n@RmH>"  
  { 9hfg/3t('  
Func fn; suwR`2  
aPicker pk; W Su6chz)  
public : kpIn_Ea  
Z%]K,9K  
template < typename T > ( .cA'f?h  
  struct result_1 r|u[36NmA  
  { TA-2{=8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :LY.C<8  
} ; JM|HnyI  
jJ$B^Y"4  
template < typename T1, typename T2 > !SW0iq[7j  
  struct result_2 <@KIDZYC  
  { <&l$xn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MmN{f~Kq9  
} ; #0aBQ+_8H  
E 6TeZ%g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V%r`v%ktF  
/DHgwpJ  
template < typename T > hbH~Ya=+S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CF{b Yf^%  
  { &/]en|f"  
  return fn(pk(t)); vS>'LX  
} >X$JeME3  
template < typename T1, typename T2 > 'NhQBk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E(4c&  
  { P\7*ql`  
  return fn(pk(t1, t2)); FT- .gi0  
} )bOfs*S  
} ; z/ 1$G"  
=# Sw.N  
C!*!n^qA  
一目了然不是么? ='o3<}  
最后实现bind 0w3c8s.  
FfJ;r'eGs  
MF4 (  
template < typename Func, typename aPicker > B@&sG 5ES  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W/!P1M n  
  { dj Ojd,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3 y}E*QE  
} d^aVP  
P[ :_"4U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OB(o OPH  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 x950,`zy  
_Hv+2E[4Z  
十一. phoenix PR.3EL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4=([v;fc  
Q%JI-&K  
for_each(v.begin(), v.end(), [P`e @$  
( mZR3Hl$  
do_ 2e1KF=N+  
[ +)sX8zb*gY  
  cout << _1 <<   " , " f$xXR$mjf  
] n^4R]9U  
.while_( -- _1), 2CzhaO  
cout << var( " \n " ) (?|M'gZ  
) p"ytt|H  
); aV'bI  
;t{q]"? W  
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: ?uq`|1`  
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 ApCU|*r)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]$@a.#}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xak)YOLRV  
}L_YpG7  
Lb/GL\J)  
template < typename Cond, typename Actor > JI5o~; }m  
class do_while t@qf/1  
  { 9=>fx  
Cond cd; N y'\Q"Y]  
Actor act; .T'@P7Hdx  
public : Z10Vx2B  
template < typename T > 1hG#  
  struct result_1 0kkDlWkzo  
  { Q1,sjLO-a  
  typedef int result_type; WA`A/`taT  
} ; U N9hZ>9  
0B`X056|"|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y,}_LS$f  
@j/2 $  
template < typename T > nq M7Is  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }D#: NlMp  
  { YMX9Z||  
  do "hsT^sy  
    { .e~"+Pe6b  
  act(t); o!M8V ^vW  
  } 9d drtJ]  
  while (cd(t)); 6zi>Q?] 1  
  return   0 ; ;g|Vt}a&4  
} &W2*'$j"_  
} ; Oidf\%!mvR  
4ijtx)SA  
YZol4q|ic  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T`&zQQ6F'  
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。 ;k<dp7^  
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。 bKQho31a'  
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。 \ 2\{c1df  
下面就是产生这个functor的类: VfoWPyWD#  
V(7,N(  
$YSXE :  
template < typename Actor > g>lZs  
class do_while_actor \Vyys[MMY8  
  { 6Tl6A>%s  
Actor act; R;< q<i_l  
public : 4>KF`?%4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KdVKvs[  
l=~!'1@L}  
template < typename Cond > YF5}~M ymF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M>AxVL  
} ; 7L!JP:v   
9d5$cV  
I|@+O#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /DQYlNa  
最后,是那个do_ gEh/m.L7  
da$FY7  
zxyl+tU &  
class do_while_invoker :`bC3Mr  
  { XM$ ~HG  
public : gmGK3am  
template < typename Actor > $Z]&3VxxY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "=h1gql'  
  { xcB\Y:   
  return do_while_actor < Actor > (act); vSgT36ZF  
} P?0X az  
} do_; t<H"J__&  
At Wv9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @*6fEG{,q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \x<8   
最后来说说怎么处理break和continue g)X3:=['  
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。 \[MAa:/  
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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