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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -|:7<$2#I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l3)(aay!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ;xXHSxa:=W  
b8feo'4Z   
#AFr@n  
G]=U=9ZI  
  class filler ]nEN3RJ  
  { l92#F*  
public : 9v_gR52vh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} to(OVg7_  
} ; 'h([Y8p{  
Bm;{dO  
XGk8Ki3w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^4`q%_vm  
EAqTXB@XU  
tlA4oVII  
N"2P&Ho]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RT F9;]Ti  
Z[slN5]([  
/px*v<Aw1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yono8M;9*  
~BaU2S@y  
^kch]?  
J wRdr8q  
二. 战前分析 0@.$(Aqo(  
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。 ph<Z/wlz  
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 na?jCq9C  
HEhdV5B  
EX='\~Dw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s[SzE6eQ`l  
  /* --------------------------------------------- */ 7E%ehM6Y  
vector < int *> vp( 10 ); ~2S`y=*:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :R"k=l1  
/* --------------------------------------------- */ eN,s#/ip]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6Bo~7gnc  
/* --------------------------------------------- */ DOw< XlvC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _2<|0lvh  
  /* --------------------------------------------- */ f]0kG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lva]jh2  
/* --------------------------------------------- */ ,D  [  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BB1'B-O  
K/, B  
J3}^\k=p"  
jcYI"f"~  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;_F iiBk7(  
1._1, _2是什么? [64K?l0&  
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。 C;OU2,c,T  
2._1 = 1是在做什么? tv,^ 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。 vpMNulXb,  
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。 H2zd@l:R  
Km 'd=B>Jy  
=9LC "eI&|  
三. 动工 \V7Hi\)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "a?k #!E  
6T;C+Y$  
lF 8B+  
*$1*\oCtz  
template < typename T > a' .o  
class assignment D@"q2 !  
  { a`~$6 "v  
T value; hOO)0IrIM*  
public : Z5bmqhDo[  
assignment( const T & v) : value(v) {} t/u$Ts  
template < typename T2 > Bb}JyT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @:oMlIw;  
} ; s<sqO,!  
+0^N#0)  
L&Qdb xn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  UY+~,a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +VAfT\G2  
"Y7RvL!U  
oYup*@t  
$ *MjNj2  
  class holder Y=vA ;BE]R  
  { jSaEwN  
public : c5mv4 MC  
template < typename T > &pZ]F=.r+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >M[rOu (d  
  { Oa$ ew'  
  return assignment < T > (t); IgLP=mqcWK  
} b0rC\^x  
} ; A:cc @ku  
?$ Uk[  
IgptiZ7~!  
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: +4G uA0N6  
DL2e 9  
  static holder _1; )fA9,yNJ3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -+'{C =  
pE^LQi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oHxaa>C>  
而不用手动写一个函数对象。 1mFc]1W  
xPq3Sfg`A  
''?.6r  
#Ru+|KL  
四. 问题分析 %Kw5 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。 7V 2%  
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。 2a (w7/W:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C3G?dZKv2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nC_<pq^tr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  vF]?i  
! r.X.C  
五. 问题1:一致性 ]m=* =LLC  
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\n!Li H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zOg#=ql  
]^8:"Ky'  
struct holder ky#<\K1}'  
  { 3543[W#a  
  // ^Ac0#oX]M  
  template < typename T > pZlBpGQf  
T &   operator ()( const T & r) const X.j#??  
  { zc*qmb  
  return (T & )r; P]yER9'  
} a_x$I? ,  
} ; I]~xs0$4#  
rv9qF |2r{  
这样的话assignment也必须相应改动: qWw@6VvoQ  
"h2;65@  
template < typename Left, typename Right > }{bO ~L7  
class assignment PcM:0(,G  
  { >^+Q`"SN  
Left l; r1}7Q7-z  
Right r; u32wS$*8  
public : 44kY[jhf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lY?TF  
template < typename T2 > 1YAy\F~`.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 87YT;Z;U&  
} ; ?rk3oa-  
unSF;S<  
同时,holder的operator=也需要改动: X xB*lX  
xDRK^nmC  
template < typename T > >J.a, !  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E+ JGqk  
  { Y0&w;P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AJC Wp4,  
} X H{5E4P  
BL]!j#''KE  
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。 yoGE#+|7^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _YmY y\g  
V=3NIw18  
return l(rhs) = r; _^#PV}  
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。 T_5 E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K 2LLuS!  
o1GWcxu*\  
template < typename Tp > }{=%j~V;&  
class constant_t Vn=J$Uv0  
  { qW;nWfkYC  
  const Tp t; )Qw|)='-  
public : ln3x1^!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I".d>]16|  
template < typename T > 0t/S_Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kki]6_/n  
  { C UlANd"  
  return t; T/-PSfbkj  
} *Ty>-aS1  
} ; Vxo3RwmR  
*/O6cF7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1V FAfv%}  
下面就可以修改holder的operator=了 m4>v S  
+&(sZFW5o  
template < typename T > '9{H(DA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I/XVo2Ee  
  { pC_2_,6$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $Snwx  
} GrVvOJr  
H# 2'\0u  
同时也要修改assignment的operator() 6CY_8/:zL  
l]oGhM;  
template < typename T2 > z#D@mn5\ a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J@!Sf7k42  
现在代码看起来就很一致了。 zh*NRN  
hh:0m\@<  
六. 问题2:链式操作 JOenVepQ,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J5@_OIc1y  
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。 \DeZY97p%  
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。 tnRq?  
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。 Z|'tw^0e5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e0v&wSi  
BCsW03sQ  
template < typename T > F'pD_d9]e  
struct result_1 &&_W,id`  
  { =qI JXV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A' dt WD  
} ; WdunI~&.  
_wZ(%(^I  
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: /x0zZ+}V  
+SUQRDF@i  
template < typename T > Yw?%>L  
struct   ref ]=@>;yP)  
  { D' uzH|z8  
typedef T & reference; s x`C<c~u  
} ; WXO@oZ!  
template < typename T > qI8{JcFx:  
struct   ref < T &> xCoQ>.4p  
  { ]%>;R^HY  
typedef T & reference; f\^FUJy  
} ; |{t}ULc  
%ze Sx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: = 1`  
k9yA#  
template < typename T > O?8G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }{j[  
  { 47ir QK*  
  return l(t) = r(t); eR8h4M~O  
} MFE~bU(h  
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。 )7c^@I;7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6M612   
N-_2d*l3  
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 z'fGHiX7.0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XK(<N<Z@|e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ew }C*4qH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }1X,~y]  
最后的布局是: 3<'SnP3mY  
                Add KY2xKco  
              /   \  '=%vf  
            Divide   5 |_!xA/_U'T  
            /   \ )|Y"^K%Jm  
          _1     3 7CrWsQl u  
似乎一切都解决了?不。 e:NzpzI"v  
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。 XXxX;xz$  
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。 9-}&znLZe  
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: /PHktSG  
s- g[B(  
template < typename Right > W!GgtQw{F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]%shs  
Right & rt) const s {$c8  
  { iFS ?nZ~.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5hg>2?e9s?  
} 0r:8ni%cL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]<++w;#+x  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NpH)K:$#%  
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。 QFDjsd4  
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。 *$(9,y\  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4vE,nx=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D/@:wY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E hd*  
X Uh)z  
template < class Action > RFQa9Rxk  
class picker : public Action HZfcLDrO  
  { >q[Elz=dI  
public : P%%Cd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :R<,J=+$u  
  // all the operator overloaded <t]i' D(K  
} ; 7&m*: J  
>UR-37g{p  
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。 }b6ja y  
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: b>I -4  
$~zqt%}  
template < typename Right > ) ,*&rd!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A+;]# 1y(D  
  { Gh42qar`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1c?,= ;>  
} :q^g+Bu=  
+w GE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TtKBok  
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。 ]O&TU X@)  
qX-Jpi P  
template < typename T >   struct picker_maker hMi!H.EX.  
  { f-4<W0%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ad i5h  
} ; s~M!yuH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  :jB(!XH  
  { s+Ln>c'|o  
typedef picker < T > result; B>AIec\jG  
} ; ?ew^%1!W.  
f,`FbT  
下面总的结构就有了: B^{bXhDp  
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。 v|QFUa`  
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。 B)ynF?"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bpKMQrwd  
至此链式操作完美实现。 4lvo9R  
IExQ}I  
l|j&w[c[Q0  
七. 问题3 D zl#[|q  
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。 7d'4"c;*;  
* Oyic3F  
template < typename T1, typename T2 > ^_)CQ%W?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EUUj-.dEN  
  { kc/h]B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .R biF  
} &<.Z4GxS  
mxGvhkj  
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: o.}^6.h"  
u+th?KO`  
template < typename T1, typename T2 > |WubIj*\{  
struct result_2 J>XaQfzwU  
  { U5izOFc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >\(Ma3S   
} ; p*NC nD*  
jwAO{.}T1r  
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? gh i!4  
这个差事就留给了holder自己。 OkA-=M)RI:  
    *%uv7G@%N  
>JCSOI  
template < int Order > Odw SNG  
class holder; @RbAC*Y]g  
template <> ~~ )&? \N  
class holder < 1 > 988aF/c  
  { `d3S0N6@  
public : ((;9%F:/$  
template < typename T > --",}%-  
  struct result_1 [J-r*t"!  
  { gjyg`%  
  typedef T & result; {vA;#6B|  
} ; ~]c^v'k  
template < typename T1, typename T2 > ] p+t>'s  
  struct result_2 W+Gu\=s%O  
  { |mY<TWoX  
  typedef T1 & result; Nk}Hvg*(  
} ; '#u2q=n4*  
template < typename T > bis/Nfr]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cr,o<  
  { E3NYUHfZ  
  return (T & )r; K<Ct  
} f&^Ea-c  
template < typename T1, typename T2 > Y k~ i.p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _2f}WY3S  
  { X]  Tb4  
  return (T1 & )r1; _mXq]r0  
} =CRaMjN  
} ; B;W=61d  
]~kqPw<R  
template <> #J^p,6  
class holder < 2 > D|9B1>A,m  
  { u b4(mS  
public : Arfq  
template < typename T > HzbO#)Id-I  
  struct result_1 *;"^b\f5_  
  { K"-N:OV  
  typedef T & result; v6f$N+4c  
} ; iF61J% 3-  
template < typename T1, typename T2 > ,ISq7*%F  
  struct result_2 B;1wnKdj  
  { >KGQ#hnH  
  typedef T2 & result; @$+l ^"#-]  
} ; d5^ipu  
template < typename T > Im6ymaf9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HT1bsY 0t  
  { U@Aq@d+n  
  return (T & )r; +zL=UEBN  
} X<-]./  
template < typename T1, typename T2 > H,3$TNX y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DgOoEHy[  
  { `yuD/-j  
  return (T2 & )r2; F<IqKgGzH  
} ]V.9jlXF  
} ; m{+lG*  
ax7 M  
A=h`Z^8\B  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ( 7Y :3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TvI}yaCu/x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )](8 {}wo  
O@E&lP6  
return l(i, j) = r(i, j); r=@h}TKv{I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bIWcL$}4Q  
7Dm^49H  
  return ( int & )i; 8yztVdh  
  return ( int & )j; hc0VS3 k)  
最后执行i = j; mYt(`S*q  
可见,参数被正确的选择了。 Txoc  
r% mN]?u  
(W@ ypK@  
z$;%SYI  
lD C74g  
八. 中期总结 w2$HP/90j  
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: g`J? 2 _]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "OK(<x]3;>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JZP2NB_xt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - *yj[?6  
Iun!r v  
*q8W;Wa L  
+[~\\X  
8^< -;  
uc7Y8iO  
九. 简化 U35}0NT _  
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。 !L3Bvb;Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o_\b{<^I  
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: 6[qRb+ds  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N?87Bd  
  +-*/&|^等 `L9o !OsQ  
2. 返回引用。 2ix_,yTO  
  =,各种复合赋值等 Yq5}r?N  
3. 返回固定类型。 sV[|op  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1N#TL"lMS  
4. 原样返回。 d5zzQ]|L  
  operator, w_|WberU  
5. 返回解引用的类型。 iZ_R oJ  
  operator*(单目) V?Nl%M[b  
6. 返回地址。 4 &t6  
  operator&(单目) K90Zf  
7. 下表访问返回类型。 oMMU5sm  
  operator[] m41n5T`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [N7[%iQ%  
  operator<<和operator>> AvV.faa  
p=405~  
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。 WtlIrdc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C<n.C*o  
Ho"FB|e  
template < typename Left > c[",WB<9  
struct value_return cUy6/x9&  
  { Yn I   
template < typename T > da[l[b;  
  struct result_1 sDbALAp +  
  { _0vXujz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @H{$,\\  
} ; ]L_HnmD6  
K"=v| a.  
template < typename T1, typename T2 > d[S C1J  
  struct result_2 8Q6il-  
  { GXHk{G@TS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &Rn/ c}[{  
} ; I [e7Up  
} ; MGmtA(  
c~C :"g.y  
_Yh4[TT~/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~CM{?{z;  
ff:&MsA|,  
下面我们来剥离functor中的operator() Jv)]7u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (.n" J2qj  
_$=xa6YA  
return l(t) op r(t) wkd591d*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Js=|r;'  
return op l(t) ;G},xDGO_m  
return op l(t1, t2) p.l]% \QI  
return l(t) op !J:DBtGT  
return l(t1, t2) op Uf\*u$78  
return l(t)[r(t)] 0p[$8SCJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "&2D6  
UiYA#m  
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:  /?_{DMt  
单目: return f(l(t), r(t)); wT.V3G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  &`@Jy|N\  
双目: return f(l(t)); jR/X}XQtY  
return f(l(t1, t2)); }]n&"=Zk-  
下面就是f的实现,以operator/为例 {{<o1{_H  
!P:hf/l[B  
struct meta_divide <MfB;M  
  { z5{I3 Y!1  
template < typename T1, typename T2 > <o]tW4\(R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pH"LZ7)DI0  
  { qKSM*k~  
  return t1 / t2; !HB,{+25  
} D#k>.)g  
} ; Ws1<Jt3/."  
Jk1U p2#B  
这个工作可以让宏来做: 2nEj X\BY  
_;@kS<\N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |r /}r,t}  
template < typename T1, typename T2 > \ dmF<J>[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c/x(v=LW  
以后可以直接用 $[|8bE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "0/OpT7h7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [tBIABr  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) tDi=T]-bt  
%9zcc)cP  
m' aakq  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 G! 87F/  
x?j&Jn_@w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eg,S(;VEt  
class unary_op : public Rettype l YZHM,"  
  { > ZNL pJQ  
    Left l; e3Lf'+G\  
public : chiQ+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s!+?) bB  
lI5{]?'  
template < typename T > J#X7Ss  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3~ZtAgih%  
      { :X$&g sT/,  
      return FuncType::execute(l(t)); 4XKg3l1  
    } ;N/c5+  
wvc?2~`  
    template < typename T1, typename T2 > r^\^*FD |  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q5jP`<zWU  
      { Z]Qm64^I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y@r#:BH )  
    } hrXN 38-  
} ; '+}hVfN  
? `w ~1  
`i.f4]r  
同样还可以申明一个binary_op f|q6<n_nM  
Dn6DkD!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gB0)ec 0  
class binary_op : public Rettype :#gz)r  
  { OOv"h\,  
    Left l; \]r{73C  
Right r; -J[D:P.Z  
public : a.Mp1W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G;^iwxzhO  
O}KT>84M  
template < typename T > Xz5=fj&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VyI%^S ]sS  
      { .KB*u*h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z.jGVF4  
    } MT V'!Zxs  
/`'50C j  
    template < typename T1, typename T2 > fO:*85 %}7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zY#U]Is  
      { 6?Ks H;L9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {2q   
    } F.\]Hqq  
} ; ++kiCoC  
,)QmQ ^/  
r1=Zoxc=w  
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 ;=n7 Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9:kb0oBa?l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fNK~z*  
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。 Tok"-$`N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !?+3 jzG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "jpjBH:c$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lRO8}XSI  
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) i>rn!?b  
下面是修改过的unary_op ^%<v| Y(X  
~\oJrRYR`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SS`\,%aog  
class unary_op vw(};)8  
  { '/"(`f,  
Left l; cdh1~'q/  
  \J13rL{<  
public : Q2NS>[  
>^jm7}+hb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :7`,dyIqT  
.Ftml'!  
template < typename T > A] F K\  
  struct result_1 2dq{n.cgs  
  { d+IPa<N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l s_i)X  
} ; ;wN.RPE_^  
R]r~TJ o  
template < typename T1, typename T2 > }U(^QB  
  struct result_2 ]>AW  
  { d)0%|yX6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \{&55>  
} ; i 9b^\&&  
'!Sj]+  
template < typename T1, typename T2 >  t]vz+VQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L8$7^muad  
  { sVC5<?OW!p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @ J"1 !`  
} .:;i*  
* r%  
template < typename T > LD6fi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U .rH,`  
  { bX9}G#+U  
  return OpClass::execute(lt(t)); KcrF=cA  
} J]~3{Mi  
*U]f6Q<X  
} ; ' Wi*[  
Y Jv{Z^;M  
I%(+tJ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3oIoQj+D  
好啦,现在才真正完美了。 B02~/9*Y"  
现在在picker里面就可以这么添加了: )V>FU=  
:N[2*.c[  
template < typename Right > .O,gl$y}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Zkz:h7GUG-  
  { I|PiZ1]2 Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bWyXDsr+  
} :*8@Mj Z4  
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。 xL!05du  
~k J#IA  
jt]+(sx  
Te.hXCFD  
SZ0Zi\W  
十. bind 5I<?HsK@  
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。 F>}).qx  
先来分析一下一段例子 O+e8}Tmm  
\ 0CGS  
`\qU.m0(j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ypsCyDQK`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MKH7d/x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '1mygplW  
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。 &?9.Y,  
我们来写个简单的。 @9L%`=]b^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *$s)p>  
对于函数对象类的版本: eHjR/MMr_  
[&39Yv.k,7  
template < typename Func > q3I,3?_  
struct functor_trait sF|lhLi  
  { d82IEhZ#  
typedef typename Func::result_type result_type; nyDqR#t  
} ; ~{N|("nB  
对于无参数函数的版本: l/1uP  
v` B_xEl  
template < typename Ret > +I/P5OGRN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T @z$g  
  { &d*9#?9  
typedef Ret result_type; k!%HcU%J  
} ; xWlB!r<}Gz  
对于单参数函数的版本: qS7*.E~j|]  
A]n !d}?  
template < typename Ret, typename V1 > #{]=>n)j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vxw?"mhP  
  { *Lufz-[1  
typedef Ret result_type; M 35}5+  
} ; >DV0!'jW  
对于双参数函数的版本: aTPpE9Pa&  
vCi:c Ip/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d }]b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k"n#4o:  
  { \t1vYIY]T  
typedef Ret result_type; Ig6s'^  
} ; Ge @d"  
等等。。。 %+'&$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (_W[~df4  
q5`Gl  
template < typename Func > |6uEf/*DX  
struct func_return CZ0 {*K:  
  { cJty4m-  
template < typename T > 0~-+5V  
  struct result_1 a'A0CQ  
  { (* 2"dd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x~(Ul\EX  
} ; :bh[6 F  
FTB"C[>  
template < typename T1, typename T2 > lF#Kg !-l  
  struct result_2 ;or> Sh7  
  { f.u{;W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,%:`Ll t]$  
} ; '}}DPoV  
} ; l@GpVdrv  
q6,xsO,+  
uD5i5,q1Hs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =CJs&Qa2  
|, :(3Ml  
template < typename Func, typename aPicker > Dp'/uCW)  
class binder_1 t?{ B*  
  { qH(2 0Z!  
Func fn; HnpGPGz@F  
aPicker pk; {UhZ\qe  
public : Q/+a{m0 f  
w"Z >F]YZ  
template < typename T > Uligr_c?  
  struct result_1 lmd0Q(I  
  {  d,H%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1n5&PNu  
} ; 4@VX%5uy  
kz??""G7/  
template < typename T1, typename T2 > n%O`K{86  
  struct result_2 ^X?[zc GE  
  { ;Joo!CXHO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .K0BK)axO  
} ; Z uE 0'9  
2ru6 bIb;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kBT cN D|  
a@X'oV`(2b  
template < typename T > h(zi$V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G(4k#jB  
  { $M><K  
  return fn(pk(t)); y}3V3uqK  
} QO%LSRw  
template < typename T1, typename T2 > zzxU9m~"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B O"+m  
  { {!="PnB  
  return fn(pk(t1, t2)); 7eO8cPy  
} I?:V EN:  
} ; |;].~7^  
k{;:KW|  
44]ae~@a  
一目了然不是么? ^a]i&o[c  
最后实现bind M\]E;C'"U  
DnTM#i:  
2<'gX>TW  
template < typename Func, typename aPicker > $X{& KLM[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [R~HhM  
  { ZWFH5#=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J d`NS3;*p  
} *"4ltWS  
n1LS*-@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %GIla *  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N Lo>"<Xb  
Z,2uN!6  
十一. phoenix x 1 _(j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  Wi|.Z/  
b!N`@m=  
for_each(v.begin(), v.end(), A76=^ iw  
( R:fu n ,  
do_ )Qo6bei!  
[ i44`$ps  
  cout << _1 <<   " , " bv] ZUF0  
] ;Rt,"W)  
.while_( -- _1), k4|YaGhf  
cout << var( " \n " ) m:H )b{  
) LO2sP"9  
); ffWvrY;j[  
N$3F4b%+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %AJdtJ@0H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ) HmpVH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }skXh_Vu4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: leiza?[  
{4Isz-P  
O 8fh'6  
template < typename Cond, typename Actor > |ST&,a$(  
class do_while =]"PSY7p  
  { 5yQgGd)  
Cond cd; M"J $c42  
Actor act; bySw#h_  
public : 8Ej2JMc  
template < typename T > sI.Ezuw  
  struct result_1 Q'rG' |  
  { )h/fr|  
  typedef int result_type; >sP;B5S  
} ; "44X'G8N  
OU[Sm7B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c2y5[L7?  
xE}q(.]  
template < typename T > rVO+ vhih  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ClEtw   
  { B.{yf4a#L  
  do :jhJp m1Xq  
    { 4RK^efnp  
  act(t); %++q+pa  
  } ;TR.UUT  
  while (cd(t)); a7CJ~8-1K  
  return   0 ; ^ o{O5&i]  
} w,P2_xk`  
} ; :8rqTBa`  
/!LfEO  
>Qi2;t~G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N_T;&wibO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z$@Juv&>5^  
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。 @hCGV'4  
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。 LsmC/+7r$1  
下面就是产生这个functor的类: YS/DIH{9e  
<?I~ +  
1M+mH#?  
template < typename Actor > ^,rbA>/L  
class do_while_actor m!PN1$9V  
  { |+[ bKqI5  
Actor act; 5bAy@n  
public : !W6]+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [#.QDe  
.NPai4V'  
template < typename Cond > i#eb%9Mn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j#Y8h5r  
} ; HID;~Ne  
8 /\rmf\  
8L&#<Ol  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bp b_y;E  
最后,是那个do_ sqkPC_;A  
jfI|( P  
toP7b  
class do_while_invoker zIlQqyOQ8  
  { 0R; ;ou  
public : (l$bA_F \  
template < typename Actor > X09& S4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x&7!m  
  {  ]@<O!fS  
  return do_while_actor < Actor > (act); Bq\%]2;eo{  
} ? 1_*ct=g9  
} do_; Wx^L~[l  
BK-{z).)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2"13!s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b>o38(  
最后来说说怎么处理break和continue jirxzj  
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。 `M|fwlAJQ  
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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