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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "~#3&3HVS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y0{u<"t%w  
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, iNWw;_|1  
:WjpzgPuN  
ed]=\Key  
i@C].X  
  class filler ]}Mj)J"m  
  { yg `j-9[8  
public : {}>0e:51  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z#zI1Am(O  
} ; NvD7Krqwa  
>NO[UX%yP  
D|lzGt  
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: spGb!Y`mR  
5 f@)z"j  
mf A{3  
tGD6AI1"I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )#EGTRdo  
g%ndvdb m  
H7?Vybg~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ++bf#qS<8D  
v6[!o<@"a  
[/,)  
8{|8G-Mi  
二. 战前分析 0Be< X  
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。 0QB iC]9  
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 6|K5!2  
NC8t) X7  
0m7Y>0wC6T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4{}FL  
  /* --------------------------------------------- */ 9?A)n4b;  
vector < int *> vp( 10 ); aB*Bz]5;E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5<iV2Hx  
/* --------------------------------------------- */ ) mI05  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [8.c8-lZ^  
/* --------------------------------------------- */ fsmN)_T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >Y&N8PHD  
  /* --------------------------------------------- */ wc0jhHZO ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rR$h*  
/* --------------------------------------------- */ }^4Xv^dW>g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5 z~1Dw  
__lM7LFL  
jG6]A"pr  
H ;7(}:.  
看了之后,我们可以思考一些问题: @D)al^]x6  
1._1, _2是什么? =4vy@7/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8&;UO{  
2._1 = 1是在做什么? pe0F0Ruy  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @:;)~V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _U$<xVnP  
qsF<!'m7`  
wJg1Y0nh  
三. 动工 )) Zf|86N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >lmi@UN|k  
%&$Tz1"  
!5wIIS:FT  
' WMh8)  
template < typename T > eiuSvyY  
class assignment MV! {j;g1<  
  { `0rd26Qro  
T value; Jx_cf9{  
public : 9lTv   
assignment( const T & v) : value(v) {} ,K>I%_!1  
template < typename T2 > ?42<J%p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zuP B6W^  
} ; *aXF5S  
>@BnV{ d  
,c$,!.r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rjl`&POqc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?J' Y&  
a! (4Ch  
r~[Ia!U?  
f'8kish  
  class holder +[Dj5~V  
  { 3yANv?$a  
public : -1Jg?cPz k  
template < typename T > +O'3|M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {Z{75}  
  { TH)"wNa  
  return assignment < T > (t); cD@(/$wt  
} .=U#eHBdAQ  
} ; -T!f,g3vW  
~"dA~[r L  
4pe'06:  
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: _t:$XJ`bTk  
6L:x^bM  
  static holder _1; r)qnl9?;`]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "vA}FV%tRq  
agkA}O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5NBV[EP  
而不用手动写一个函数对象。 U6=..K!q  
M-\Y"]sW  
]5BX :%  
S(QpM.9*  
四. 问题分析 dCb`xR}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 | H!28h  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 KjV:|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U2$d%8G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |\w=u6jX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^*S ,xP  
M=.:,wRm  
五. 问题1:一致性 QpZ:gM_  
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?| =nz}XH%=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >d~WH@o`G  
PEc,l>u9  
struct holder + r!1<AAE$  
  { *?o{9v5}(  
  // /`9sPR6e  
  template < typename T > avjpA ?Vz  
T &   operator ()( const T & r) const 0WT{,/>  
  { @*>@AFnf\Z  
  return (T & )r; )@N2  
} ^<;V]cY`  
} ; ,_|]Ufr!a  
hp8%.V$f  
这样的话assignment也必须相应改动: U93}-){m  
ygOd69  
template < typename Left, typename Right > Gn&-X]Rrl  
class assignment uC.K<jD%  
  { Xf0M:\w=M  
Left l; jQk*8   
Right r; pqUCqo!m\  
public : "~E[)^ANxD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,PlO8;5]  
template < typename T2 > .e3NnOzyxS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `L:CA5sBud  
} ; )X04K~6lY  
XXbqQhf  
同时,holder的operator=也需要改动: ag$Vgl  
C?ulj9=Z  
template < typename T > 3Uqr,0$p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1[kMOp  
  { nYWvTvZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z -,J)gW  
} @vpf[j  
HfcL%b%G8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CQwL|$)]Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G,TM-l_uw  
Fd?"-  
return l(rhs) = r; 17D"cP  
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。 !)  S ?m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tcI}Ca>u  
x2@U.r"zo  
template < typename Tp > 0_k '.5l%  
class constant_t 'jmTXWq*  
  { "dsU>3u  
  const Tp t; W-Fu-Cz=  
public : }YjX3|8zL=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9V,!R{kO!  
template < typename T > :*t"8;O[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BQBeo&n6  
  { RE}?5XHb  
  return t; : m)   
} 1?)Xp|O  
} ; bB }$'  
>:zK?(qu,N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "+\lws  
下面就可以修改holder的operator=了 h tx;8:  
$|]" W=h  
template < typename T >  e`d%-9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,REJt  
  { $jm>:YD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xO1[>W  
} #Pw2Q  
Op"M.]#  
同时也要修改assignment的operator() o8zy^zN$6  
\|]Z8t7  
template < typename T2 > uMut=ja(U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DjI3?NN  
现在代码看起来就很一致了。 T(AVlI6  
S5KEXnjm  
六. 问题2:链式操作 iS&l8@2a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )>b.;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jAy^J(+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3ia^\ jw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?I/qE='*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [~kdPk  
48jVRo  
template < typename T > ikSF)r;*t  
struct result_1 "8 ~:[G#  
  { Glxuz0]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =1O<E  
} ; O$D'.t  
iv?gZg   
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: k=4N(i/s  
\ {qI4=  
template < typename T > ZIPl7tTw  
struct   ref _ ):d`O e  
  { {g2@6ct  
typedef T & reference; #?*WPq  
} ; @o#!EfZyE  
template < typename T > _9tK[ /h  
struct   ref < T &> RletL)  
  { QYa(N[~a  
typedef T & reference; ?q(\=;Y  
} ; &ZghMq~  
GiP`dtK   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XO-Prs  
u$*56y   
template < typename T > fGw^:,B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A,V\"KU  
  { BYO"u6  
  return l(t) = r(t); chV9_(8  
} $={:r/R`i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 T21ky>8E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e%4:) IV!;  
JT "B>y>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Dq36p${ \W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >ELlnE8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }"|"Q7H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6'kS_Zu{<  
最后的布局是: c1$ngH0  
                Add u5 {JQO  
              /   \ >H(i^z/c  
            Divide   5 nB%;S  
            /   \ 4|mD*o  
          _1     3 aO@ 7O*  
似乎一切都解决了?不。 %FS$zOsgGK  
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。  }8@M@  
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。 N=5)fe%{4  
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: hty0Rb[dH  
V$"ujRp  
template < typename Right > QCH}-q)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  %VzKqh  
Right & rt) const fLSXPvm  
  { @%tRhG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~XyW&@  
} WVmq% ,7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ddfs8\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 u)ev{)$TM  
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。 JJltPGT~Oa  
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。 :(a]V"(&Eq  
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。 e1>aTu@  
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? t6,wjN-J  
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'*`.^  
yz-,)GB6  
template < class Action > &ISb~5  
class picker : public Action :Xn7Ha[f  
  { :l2g#* c  
public : /,MJq#@K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &?uz`pv2  
  // all the operator overloaded HQUeWCN  
} ; .s<*'B7&  
`+zWu 55;  
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。 >iOzl wmG  
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: /0W9g  
y kW [B  
template < typename Right > :9R=]#uD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *?z0$Kz<,[  
  { _(d.!qGz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }w/;){gu  
} G [:N0{v5  
 |y h\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xXY.AoO6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :U d  
rwniOQe  
template < typename T >   struct picker_maker QJ F=UB  
  { 1=|7mehL%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZT[3aXS  
} ; YAL=!~6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A%Xt|=^_  
  { Yz4_vePh+5  
typedef picker < T > result; N%7{J  
} ; 9U {y1}  
\":?xh_H  
下面总的结构就有了: d\H&dkpH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 gP-nluq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zVi15P$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]l@ qra  
至此链式操作完美实现。 zW}[+el }  
Io|X#\K  
g ^!C  
七. 问题3 L>!8YUz7p$  
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。 TDg@Tg0  
^pS+/ZSi^  
template < typename T1, typename T2 > !PMU O\y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^9_U Uzf\  
  { c(U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *d(SI<j  
} @v}B6j b;  
LuR,f"%2  
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: $s4Wkq  
_TUk(Qe  
template < typename T1, typename T2 > TgTnqR@/  
struct result_2 uK ("<u|  
  { mv atUe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ESg+n(R  
} ; j}F-Xs+  
fa&-. *  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >S1)YKgz  
这个差事就留给了holder自己。 BR v+.(S  
    )i>[M"7  
KQld YA|m  
template < int Order > M wab!Ya  
class holder; (f_g7B2&y  
template <> 7l."b$U4yv  
class holder < 1 > !ph" mf$-  
  { (>=7ng^  
public : 2/36dGFH  
template < typename T > E15vq6DKF  
  struct result_1 iB1i/l  
  { RGIoI ]_  
  typedef T & result; c=[q(|+O!  
} ; jJ3zF3Id  
template < typename T1, typename T2 > _Cy:]2o  
  struct result_2 v)f7};"z   
  { .fzu"XAPu  
  typedef T1 & result; cBYfXI0`  
} ; 'r} zY-FM`  
template < typename T > 3L _I[T$s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?Pwx~[<1""  
  { LF?P> 1%-  
  return (T & )r; Sd))vS^g  
} o5Y2vmz?9  
template < typename T1, typename T2 > F52B~@ .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T;\^#1  
  { C}?0`!Cc%  
  return (T1 & )r1; lFUWV)J\  
} ]h!`IX  
} ; NQ|xM"MqD  
3+xy4 G@L  
template <> +'#oz+  
class holder < 2 > b[@V Ya  
  { |<`.fOxJP  
public : Aaw(Ed  
template < typename T > bm}6{28R  
  struct result_1 ~%ozgzr^  
  { 9 L?;FY)_  
  typedef T & result; %8)W0WMe  
} ; Qn:kz*:  
template < typename T1, typename T2 > ~%#mK:+  
  struct result_2 2UP,Tgn..  
  { +m,!e*g  
  typedef T2 & result; ?@R")$  
} ; p|XAlia  
template < typename T > PoShQR<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t~M $%)h  
  { OQ4c#V?  
  return (T & )r; Gzt=u"FV  
} ;\y ;  
template < typename T1, typename T2 > b!$}ma;B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kw,$NK'  
  { X6RQqen3:  
  return (T2 & )r2; Uh|>Skic4  
} uH\kQ9f  
} ; ?mRE'#  
},+~F8B  
#T~&]|{,  
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> >。 F9XT lA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !:fv>FEI9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vf-5&S&9  
Omag)U)IPh  
return l(i, j) = r(i, j); {.k)2{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7;LO2<|1  
h<p3'  
  return ( int & )i; v })Q  
  return ( int & )j; |G=[5e^s[  
最后执行i = j; GlR~%q-jiQ  
可见,参数被正确的选择了。 rUwE?Ekn/  
ivrXwZ7jT  
%*)2s,8  
W"hcaa,&  
?\H.S9CZ^  
八. 中期总结 $zkH|] zZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G+"8l!dC?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,#'7)M D8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;RN8\re  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m-1?\bs  
_MYx%Z  
;?IT)sNY  
`Y3(~~YGn  
}qC SS<a  
H3 m8  
九. 简化 Pg^h,2h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }X$l\pm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $W!]fcZlB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: . %(^mK)zQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <9@7,2  
  +-*/&|^等 S2=%x.  
2. 返回引用。 0^_MN~s(X  
  =,各种复合赋值等 C|z%P}u#p  
3. 返回固定类型。 #i@h{ R01  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %!.M~5mCd  
4. 原样返回。 +lp{#1q0  
  operator, ~v: #zU  
5. 返回解引用的类型。 {^&@g kYY  
  operator*(单目) aIvBY78o  
6. 返回地址。 )teFS %  
  operator&(单目) 6w#nkF  
7. 下表访问返回类型。 DBbc|I/[l  
  operator[] LXhaD[1Rb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Qp:6= o0:  
  operator<<和operator>> PM~*|(fA  
ZTf_#eS$  
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。 'M%5v'$y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dl[ob,aCK  
boQ)fV"  
template < typename Left > rB]W,8~%  
struct value_return *Wyl2op6  
  { sQk|I x  
template < typename T > yMIT(  
  struct result_1 =Nl5{qYz^&  
  { kEK[\f VE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ."JzDs   
} ; B 1w0cS%%:  
!Q[}s #g  
template < typename T1, typename T2 > SWoEt1w  
  struct result_2 irFc}.dI  
  { a%[q |oyR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )|T`17-  
} ; p~>_T7ze  
} ; '\4fU%  
\JU ~k5j  
h=f6~5l5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _O 52ai><b  
oMTY)`me  
下面我们来剥离functor中的operator() Ve:&'~F2 s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |(%AM*n  
?Y`zg`  
return l(t) op r(t) OLFt;h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m'.T2e.u  
return op l(t) y''0PSfb#  
return op l(t1, t2) <lx^aakk!  
return l(t) op [a D:A  
return l(t1, t2) op xT+ ;w[s  
return l(t)[r(t)] Z}f^qc+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XIN5a~[z*  
LD@7(?mlU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7ti<  
单目: return f(l(t), r(t)); ;l`X!3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lQr6;D}+  
双目: return f(l(t)); -RCv7U`  
return f(l(t1, t2)); !d|8'^gc  
下面就是f的实现,以operator/为例 j&llrN  
AFtCqq#[  
struct meta_divide El1:?4;  
  { zPE#[\O21B  
template < typename T1, typename T2 > %Ht ^yemQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;zm ks]  
  { b7f0#*(?  
  return t1 / t2; 0Q*-g}wXfS  
} j/`Up  
} ; US]"4=Zm  
49y *xMn  
这个工作可以让宏来做: Z]e4pR6!  
~GYpa t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G* Ib^;$u  
template < typename T1, typename T2 > \ |)';CBb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4d6% t2  
以后可以直接用 ;:^ Lv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |?|K\UF(Y  
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 6#?NL ]A  
(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。。。) !Pe1o-O  
g(aNyn  
-}AE\qXs/  
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 Ku&*`dME  
{SHqW5VX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $Gd5wmb!  
class unary_op : public Rettype iZu:uMoc  
  { lSs^A@s  
    Left l; aC}vJ93i  
public : xtu]F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n1JC?+  
UJ9q-r  
template < typename T > dRM5urR6,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sk\_[p  
      { 0JrK/Ma3  
      return FuncType::execute(l(t)); AAdD\ %JZ  
    } _p$"NNFN  
HcDyD0;L.  
    template < typename T1, typename T2 > t0I>5#*WU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lxCX-a`@p  
      { K#iK6)tS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #EEG>M*xB  
    } s|BX> 1  
} ; kkHTbn=!  
t{[gKV-b  
7s$6XO!  
同样还可以申明一个binary_op gRw.AXR a  
ZtKQ]jV&@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0K`ZX&K?W  
class binary_op : public Rettype B>ge, }{  
  { '[n)N@h  
    Left l; }^IwQm*i  
Right r; f>?^uSpWH  
public : IMw "eV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dp33z"<3  
*EX$v4BX  
template < typename T > Q Id"Cl)3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const li1v 4  
      { $:PF9pY(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nq),VPJi  
    } pqkcf \  
- a   
    template < typename T1, typename T2 > CL EpB2_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )#)nBM2\  
      { V> 1D1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y4 dp1<t%  
    } kT>r<`rt  
} ; e!.7no  
rL.<Z@ -  
^l&nB.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 B-B?Ff>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g"TPII$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8x!+tw7  
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。 g&|4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0>I]=M]@  
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。。。 9*7Hoi4Ji  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [0d-CEp[  
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) H-;&xzAI  
下面是修改过的unary_op d3\OHkM0^  
9k(*?!\;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _ .-o%6  
class unary_op u-8X$aJ  
  { "sz.v<F0:s  
Left l; ZTN:|IKT  
  W\nHX I  
public : lNq:JVJ#\r  
Jslk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E \ K  
E`A<]dAoK  
template < typename T > L"Qh_+   
  struct result_1 i5ajM,i/K  
  { P@^z:RS*{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~uP r]#  
} ; 2U=/<3;u  
^#<: <X6  
template < typename T1, typename T2 > g,A.Y,})  
  struct result_2 [K"U_b}w  
  { DBqg_v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I rtF4ia.  
} ; yS1b,cxz  
HA$^ *qn  
template < typename T1, typename T2 > zz7Y/653  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *#9VC)Q  
  { |@T5$Xg]5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o(B<!ji~'  
} d,h~u{  
{bAWc.  
template < typename T > NB|RZf9M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0A) Vtj$  
  { I$3"|7[n  
  return OpClass::execute(lt(t)); kX ~-g  
} 2VoEQ  
lM@<_=2  
} ; aF; ]7i@  
.g6PrhzFbk  
Pg!;o= { M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug n"^/UQ|#j  
好啦,现在才真正完美了。 CT$& zEIm  
现在在picker里面就可以这么添加了: aB$y+`f)@  
]Ssw32yn  
template < typename Right > VJ~X#Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k"Z"$V2i  
  { U}A|]vi@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u7<qaOzs?  
} Sleu#]-  
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。 *G2)@0 {  
v!pj v%  
l|R<F;|  
N$=(1`zM=  
;~'cITL  
十. bind 7G<KrKal  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I]uOMWZs  
先来分析一下一段例子 (<d&BV-"  
[]2$rJZD9  
l0:e=q2Ax  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EPE!V>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E3FW*UNg[y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L|C1C cP  
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。 gL[1wM%?  
我们来写个简单的。 XEvGhy#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <WQ<<s@#pb  
对于函数对象类的版本: avHD'zU}N  
2yEO=SN,(  
template < typename Func > ex@,F,u>o  
struct functor_trait E1U4v&P  
  { yL.PGF1(  
typedef typename Func::result_type result_type; -H ac^4uF  
} ; U- *8%>Qp  
对于无参数函数的版本: W|r+J8  
*MnG-\{j  
template < typename Ret > pr[B$X .V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i&}zcGC  
  { tn:/pPap  
typedef Ret result_type; ~7,2N.vO2  
} ; azR;*j8Q'  
对于单参数函数的版本: @aqd'O  
uK4'n+_>\  
template < typename Ret, typename V1 > JA SR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ABq{<2iYN  
  { T/Wm S?  
typedef Ret result_type; 7 BnenHD  
} ; <y\ Z#z  
对于双参数函数的版本: Y?&DEKFbD  
&0th1-OP_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4mM2C`I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  s>*Q  
  { xZ S\#{  
typedef Ret result_type;  23(E3:.  
} ; %0~wtZH_!  
等等。。。 t=E|RYC(k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !CVBG *E^l  
T$.-{I  
template < typename Func > C+L_61  
struct func_return }Pm(oR'KTJ  
  { $_URXI  
template < typename T > :9!0 Rm  
  struct result_1 9pl_V WrQ  
  { LrM.wr zI/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4U! .UNi  
} ; "z#?OV5  
cyHak u+  
template < typename T1, typename T2 > WFeMr%Zqh>  
  struct result_2 #<tWYE  
  { jL7MmR#y5"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S$lmEJ_  
} ; eUKl Co  
} ; rjpafGCp  
OFQi&/  
]"7DV3_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yhkQFB%gv  
_/sf@R  
template < typename Func, typename aPicker > CSX$Pk*  
class binder_1 O"J.k&C<,  
  { H/@M  
Func fn; ,@'){V  
aPicker pk; LD~uI  
public : WRcFE<  
`6BS-AVO7  
template < typename T > FbCZV3Y  
  struct result_1 |B{$URu  
  { ,5A>:2 zs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "{ QHWZ  
} ; Nh\8+v*+{  
DKVt8/vq  
template < typename T1, typename T2 > {DXZ}7w:v  
  struct result_2 :oj) eS[Y  
  { L(1,W<kYg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kX ,FQG>  
} ; CN$A-sjZ  
^/d^$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,^+R%7mv  
7 NB"oU^h%  
template < typename T > );uZ4PNK/?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R&=GB\`:a  
  { mZ5K hPvf8  
  return fn(pk(t)); :5cu,&<Gv  
} @X6#$ex  
template < typename T1, typename T2 > +&N&D"9A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2gD{Fgf@N  
  { Bc|x:#`C\{  
  return fn(pk(t1, t2)); :56lzsWUE<  
} |phWK^   
} ; (Y.$wMB  
<<2b2?a S`  
P7x?!71?L  
一目了然不是么? GY$?^&OO>  
最后实现bind <9k}CXv2PK  
kzVI:  
+@],$=aE?  
template < typename Func, typename aPicker > &9lc\Y4PY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @H# kvYWmn  
  { 4Ig{#}<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {O&liU4  
} Lj Q1ar\  
+81+4{*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g/X=#!  
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。 33KPo0g7  
h'y@M+c(  
十一. phoenix [ rQ(ae  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wIR[2&b  
uF3p1by  
for_each(v.begin(), v.end(), HToN+z%w3H  
( zkMO3w>  
do_ 7fzyD  
[ oJ@PJvmR&a  
  cout << _1 <<   " , " 9]F&Fz/G  
] i+x6aQ24  
.while_( -- _1), ?a0}^:6  
cout << var( " \n " ) +e]b,9.sR  
) +$= Wms-z  
); z3jz pmz  
y yR8VO{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s=~7m.m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor MJ"Mn^:/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "A1yqK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "!/_h >  
re7\nZ<\|  
iM/0Yp-v'>  
template < typename Cond, typename Actor > Nt^&YE7d:  
class do_while >(6\ C  
  { ^%X\ }><  
Cond cd; 8(f0|@x^  
Actor act; e/Oj T  
public : kt3#_d^El  
template < typename T > <$ZT]pT  
  struct result_1 G~tOCp="p  
  { i|,A1c"*  
  typedef int result_type; 1&pP}v ?  
} ; |M/ \'pOe  
PZhZK VZx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OK J%M]<  
JHZo:Ad -&  
template < typename T > ;_\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pbvEIa-Y4  
  { 5)v^ cR?&  
  do gwz _b  
    { udy;Odt  
  act(t); q4ko}jn  
  } %dU'$)  
  while (cd(t)); =+=|{l?F  
  return   0 ; RH4n0 =2  
} "l,EcZRjTz  
} ; Lm{ o=v  
,$qs9b~  
H.[&gm}p>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F}.TT =((8  
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。 2_\|>g|  
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。 %` [`I>  
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。 +\oHQ=s>}\  
下面就是产生这个functor的类: molowPI  
hJ*E"{xs  
~S>ba']  
template < typename Actor > ![!b^:f  
class do_while_actor *g41"Cl  
  { 5XUI7Q%  
Actor act; =l'_*B8  
public : e CUcE(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZWW8Hr  
$K5s)!  
template < typename Cond > {=4:Tgw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q8bS@\i  
} ; 4KSN;G  
y]Tn#4 ,/  
c@B%`6kF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RcM0VbR"EU  
最后,是那个do_ vm^# aoDB  
B@vH1T  
,:4w$!;  
class do_while_invoker }UdqX1jz  
  { E d/O\v@  
public : )-"L4TC)  
template < typename Actor > *dTf(J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lFV|GJ  
  { g uWqHVSs  
  return do_while_actor < Actor > (act); s(.-bjR  
} ZxPAu%Y  
} do_; ~ A|*]0,  
/=(FM   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t6e-~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (3r,PS@Qq@  
最后来说说怎么处理break和continue G ]By_  
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。 G&3<rT3Ib  
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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