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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6vA 5;a@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _F E F+I  
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, M3kE91  
e{:qW'%  
[\yI<^_a  
V:J6eks_  
  class filler q4N$.hpb  
  { 8msDJ {,X  
public : 1gJ!!SHPo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O=/Tx2i;  
} ; Nj\WvKG  
}D O#{@af  
-~k2Gy;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: ja2]VbB  
1P_bG47  
A9gl|II  
{ Se93o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f7s.\  
IuF-bxA  
wSMgBRV#^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )%7A. UO)  
th)jEK;Z  
AF-.Nwp   
4J1Q])G9  
二. 战前分析 @:I/lg=Qd  
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。 dp"w=~53  
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 s@|?N+z  
zU%aobZ  
.YkKIei  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7>LhXC  
  /* --------------------------------------------- */ Su7?-vY  
vector < int *> vp( 10 ); L"a#Uu8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P +SCX#{y  
/* --------------------------------------------- */ ? 6l::M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N_0O"" d  
/* --------------------------------------------- */ N\?iU8w=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?8 F7BS4oQ  
  /* --------------------------------------------- */ ln.~>FO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {~"=6iyj  
/* --------------------------------------------- */ x@~V975Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0)NHjKP  
x1~`Z}LX0  
^:#%TCJ  
$4"OD"Z Cq  
看了之后,我们可以思考一些问题: QbWD&8T0O  
1._1, _2是什么? oKac~}_KL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 n7G$gLX  
2._1 = 1是在做什么? k#.co~kS  
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。 -1R~3j1_  
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。 C*9m `xh  
R&QT  'i  
_W+TZa@_  
三. 动工 0)B+ :  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I2 dt#  
l;2bBx7vW  
=aCv Xa&,  
2I7P}=  
template < typename T > -=RXhE_{  
class assignment yZ{YIy~  
  { j405G4BVW  
T value;  }oG&zw  
public : dw-r}Qioe  
assignment( const T & v) : value(v) {} w-2]69$k  
template < typename T2 > 4u&doSXR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;@L#0  
} ; bk<3oI  
mf3G$=[  
)mEF_ &  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 01Aa.i^d(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jmIP c3O0  
uxcj3xE#d  
tx@Q/ou`\P  
Hq9(6w9w  
  class holder ?`r/_EKNv  
  { ,LW0{(&z  
public : uO6_lOT9n  
template < typename T > 09"~<W8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }S&{ &gh  
  { l^_X?L@  
  return assignment < T > (t); + $-a:zx`l  
} !cpBX>{w  
} ; ^j` vk  
@sDd:> t  
itP_Vxo/H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \|(;q+n?k  
}vi%pfrB  
  static holder _1; 2Zm*f2$xM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8,R]R=  
N_ >s2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1/i|  
而不用手动写一个函数对象。 gO5;hd[ l  
HCu1vjU(]  
AL;"S;8  
z TK  
四. 问题分析 uPqPoI>N!  
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。 !y),| #7P  
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。 uYl ?Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +)Ty^;+[1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z}&<D YD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f`cz @  
N*xgVj*  
五. 问题1:一致性 Nwc(<  
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!x[1[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i2*nYd`K  
jfWIPN  
struct holder Q.fBuF  
  { 4?&=H *H:  
  // Ue%0.G|<W  
  template < typename T > sq^,l6es>  
T &   operator ()( const T & r) const 6?74l;  
  { D|S)/o6  
  return (T & )r; G'("-9  
} P8EGd}2{8  
} ; k X-AC5]  
ug{F?LW[  
这样的话assignment也必须相应改动: V>%%2"&C  
dlU=k9N-  
template < typename Left, typename Right > +]{X-R  
class assignment ]* Hz'  
  { 6->b(B V $  
Left l; VjnSi  
Right r; 'FVT"M~  
public : )dV.A IQ+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +VeLd+Q}  
template < typename T2 > !6KEW,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p?`N<ykF<  
} ; 4e(@b3y  
.{} t[U  
同时,holder的operator=也需要改动: *Dn{MD7,M  
nYe}d!  
template < typename T >  [ ~E}x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LY>JE6zTt  
  { !F8 !]"*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fx|9*|E  
} 3ZVfZf  
:Y'nye3:  
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。 3_-#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5|b/G  
Cu Gk?i  
return l(rhs) = r; #=tWCxf=  
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。 =_86{wlk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uqnZ  
l{R)yTO  
template < typename Tp > OU+*@2")t  
class constant_t MnQ_]c C  
  { &qC>*X.  
  const Tp t; pg<>Ow5,~l  
public : -"<f(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #7>CLjI  
template < typename T > okv7@8U#p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |j+~Td3})&  
  { BO_^3Me*  
  return t; WIghP5%W  
} ?/wloLS47  
} ; W1s|7  
{)y4Qp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jDnh/k0{d  
下面就可以修改holder的operator=了 phdN9<Z  
$Yka\tS'  
template < typename T > +D@R'$N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :NL NxK  
  { {x: IsQZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9Dl \SF[  
} c>g%oE  
cMg /T.O  
同时也要修改assignment的operator() 8M|Q^VeT,1  
by<2hLB9Q  
template < typename T2 > 2R!W5gs1<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8n)Q^z+ K  
现在代码看起来就很一致了。 D6t]E)FH  
9 2EMDKJ  
六. 问题2:链式操作 Q ZlUUj\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mAzW'Q4D  
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。 -}J8|gwwp  
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。 Oc.>$  
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。 dUZ&Ty^{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H[r0jREK  
Q?@G>uz  
template < typename T > 2?j1~]DvZ  
struct result_1 .tNB07=7  
  { wOOPWwk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gUp0RPs  
} ; p!ErH]lH  
0"`skYJ@  
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: c'2ra/?k  
A=K1T]o  
template < typename T > ~'3% Qr  
struct   ref N,|oV|i  
  { .yPx'_e  
typedef T & reference; GLyh1qNX  
} ; WQx;tX  
template < typename T > RHbwq]  
struct   ref < T &> 9[D7N  
  { $b} +5  
typedef T & reference; ;[9Is\  
} ; 7%"7Rb^@  
bSLj-vp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gwJu&HA/  
#4M0%rN  
template < typename T > Q_.Fw\l$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SfUUo9R(sm  
  { @:B1  
  return l(t) = r(t); qS al~  
} ^q\zC%.  
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。 Qs:r@"hE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]6 wi  
k#xpY!'7  
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 `@7tWX0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Umg81!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MVZ>:G9:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n bk(F D6  
最后的布局是: K8Zk{on  
                Add |m- `, we  
              /   \ Wh5O{G@Ut  
            Divide   5 i:ZA{hA`c  
            /   \ M7,MxwZ0k  
          _1     3 JxJntsn  
似乎一切都解决了?不。 +;;%Atgn  
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。 Z;D3lbqE  
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。 -^v}T/Kl#  
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: p)xI5,b$9  
:'~ gLW>j  
template < typename Right > <t% A)L%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u V7Hsg9l  
Right & rt) const J|S^K kC  
  { @l GnG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *J5RueUG  
} vp-7>Wj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #%b()I_([  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }c ;um  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yMl'1W  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 kTW g31]~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 % T\N@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +|)1_NK  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2_n*u^X:_  
L^1q/4${  
template < class Action > <Cu?$  
class picker : public Action ?^ezEpW  
  { GD{fXhgk  
public : !r obau7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eZ5}O0sfp  
  // all the operator overloaded '. Hp*9R  
} ; 7u5\#|yL  
Gj8[*3d  
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。 N3p 7 0  
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: 1[g!^5W  
ugCS &  
template < typename Right > I S8nvx\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MI'l4<>u  
  { ZQ-`l:G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3(})uV  
} CU1\C*  
ak8^/1*@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 76Vyhf&7  
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。 _JJKbi  
]q[  
template < typename T >   struct picker_maker 7h9[-d6  
  { 3hf ;4Mb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fwv T2G4  
} ; U"y'Kd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DT"Zq  
  { PT@e),{~o9  
typedef picker < T > result; <ivqe"m  
} ; 7M#$: Fdb  
*tfDXQ^mN  
下面总的结构就有了: D7WI(j\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 MRg\FR 2>1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P[I*%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /z)3gsF  
至此链式操作完美实现。 h3]@M$Y[  
#w,WwL!  
UG"6RW @  
七. 问题3 R-A'v&=  
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。 opcR~tg@r  
g3~~"`2  
template < typename T1, typename T2 > H")N_BB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kV:FJx0xP  
  { g\\1C2jG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZA_zKJ[[7  
} s 9|a2/{  
=SK+ \j$  
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: j`|^s}8t  
,hTwNVWI9  
template < typename T1, typename T2 > NM1cyZ  
struct result_2 mzV"G>,o  
  { 7Z`Mt9:Ht  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V3 _b!  
} ; v(Bp1~PPZM  
#7~tL23}]  
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? ),;D;LI{S  
这个差事就留给了holder自己。 ZO%fS'n  
    UR/qVO?  
/nY).lSH  
template < int Order > WpJD=C%  
class holder; iFnOl*TC  
template <> t(j_eq}J  
class holder < 1 > 4C,kA+P  
  { B%eDBu ")  
public : z{`6#  
template < typename T > e+F}9HR7  
  struct result_1 'Vm5Cs$  
  { OAW=Pozr9  
  typedef T & result; ?z5ne??  
} ; CQBT::  
template < typename T1, typename T2 > ZTh?^}/  
  struct result_2 Z:UgozdC  
  { '0CXHjZN  
  typedef T1 & result; ~@-QbkC  
} ; u>,lf\Fgz  
template < typename T > UzU-eyA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dysX  
  { u\()E|?p  
  return (T & )r; f[JI/H>  
} C!ZI&cD9  
template < typename T1, typename T2 > w69>tC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FylWbQU9  
  { VD9 q5tt7  
  return (T1 & )r1; .8T\Nr\~2  
} `d}W;&c  
} ; rPiiC/T.`  
<CNE>@-f  
template <> ERp:EZ'  
class holder < 2 > (j8GiJ]{L,  
  {  &7L~PZ  
public : ",~ b2]ym  
template < typename T > 3E<aiGU  
  struct result_1 0M#N=%31  
  { @D fkGm[%  
  typedef T & result; I;Al? &uw  
} ; xNC* ]8d  
template < typename T1, typename T2 > gq H`GI  
  struct result_2 Nl~Z,hT$*  
  { 8`:M\*  
  typedef T2 & result; 3 R5%N ~  
} ; _, \y2&KT  
template < typename T > ,3VG.u;U   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5"1!p3`\D{  
  { DapQ}2'_  
  return (T & )r; Rz`@N`U  
}  4]"a;(  
template < typename T1, typename T2 > kk 8R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b%3Q$wIJ6  
  { o{9?:*?7  
  return (T2 & )r2; rumAo'T/%  
} pZu?V"R  
} ; P7}t lHX  
i Bi7|  
/t$rX3A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =Ml|l$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V)2"l"Kt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q|n97.vD  
GMEw  
return l(i, j) = r(i, j); ?$<SCN =  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l!\1,J:}Z  
p:Iw%eZ:  
  return ( int & )i; ,`D/sNP ,q  
  return ( int & )j; 40 A&#u9o  
最后执行i = j; JR/W9i  
可见,参数被正确的选择了。 vkd *ER^  
XlRw Z/Wc  
3b<: :t  
P`}$-#DF  
d?JAUbqy  
八. 中期总结 %'$f ?y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D`V6&_. p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 : @s8?eg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mRwXN*Izw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Dp^"J85}   
] F*|U`  
+IvNyj|  
<BZ_ (H  
aZP 2R"  
8098y,mQe  
九. 简化 7kdeYr~<1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 HB%K|&!+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TS1pR"6l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x,w8r+~5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  "";=DH  
  +-*/&|^等 Bu&So|@TL  
2. 返回引用。 @]*[c})/  
  =,各种复合赋值等 |0lLl^zp  
3. 返回固定类型。 g- XKP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p*Xix%#6  
4. 原样返回。 *E.LP1xP  
  operator, !-7_ +v>  
5. 返回解引用的类型。 NJk)z&M  
  operator*(单目) tbg*_ZQO u  
6. 返回地址。 iZC>)&ax  
  operator&(单目) \/n+j!  
7. 下表访问返回类型。 _wmI(+_  
  operator[] Cc2MYm8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V- /YNRV  
  operator<<和operator>> d<!IGt4Ky  
>d#3|;RY  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ea 2 `q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B4IBuS  
M%3Wy"YQ,n  
template < typename Left > ubi~%  
struct value_return f$vwuW  
  { r|<6Aae&  
template < typename T > zOL;"/R  
  struct result_1 +^Fp&K+^  
  { s"q=2i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #,TELzUVE  
} ; BGN9, ii  
yWNOG 2qAP  
template < typename T1, typename T2 > 9j0o&Xn  
  struct result_2 g>_OuQ|c  
  { f9a$$nb3`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W+K.r?G<j  
} ; )(lJT&e  
} ; drI\iae{^  
IytDvz*|  
YtpRy% R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ch t%uzb,  
Y([d;_#P  
下面我们来剥离functor中的operator() )nOE 8y/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ] opto  
#jm@N7OZ  
return l(t) op r(t) (xu=%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x}|+sS,g  
return op l(t) Y.NE^Vn0  
return op l(t1, t2) .;g}%C  
return l(t) op lov%V*tL  
return l(t1, t2) op SB/3jH  
return l(t)[r(t)] W+\?~L.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o0l7 4  
AuXs B  
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: Mb.4J2F?  
单目: return f(l(t), r(t)); z&F5mp@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *{|$FQnR>(  
双目: return f(l(t)); '60//"9>k/  
return f(l(t1, t2)); A? r^V2+j  
下面就是f的实现,以operator/为例 eF5;[v  
SO_>c+Dw  
struct meta_divide q/x/N5HU  
  { [,b)YjO~Xd  
template < typename T1, typename T2 > 6@YH#{~Zpv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )NIv  "Q  
  { Zi*%*nX  
  return t1 / t2; (;ADW+.`J  
} 1'fb @vO  
} ; 1qZG`Vz  
%K l(>{N  
这个工作可以让宏来做: pV=@sz,G  
)i-gs4[(QN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &a6,ln:P  
template < typename T1, typename T2 > \ 9go))&`PJL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CmHyAw(  
以后可以直接用 3[VNsX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x<>YUw8`  
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 J|5Ay1eF-  
(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。。。) aq$q ~,E  
I_>`hTiR  
J>h;_jA  
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 niz'b]] +  
GHG,!C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oKa>.e7.  
class unary_op : public Rettype ]0-<>  
  { F#|Z# Mu  
    Left l;  KGT3|)QN  
public : T 1zi0fa'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K<RqBecB  
X=,6d9,  
template < typename T > " " %#cDR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;4kT?3$l  
      { DFy1 bg  
      return FuncType::execute(l(t)); Ct!S Tk[2  
    } t$I|E  
X"<|Z]w  
    template < typename T1, typename T2 > B9#;-QO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bV6V02RF  
      { >];"N{ A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >rf5)Y~f  
    } [r9d<Zi}{  
} ; ,YB1 y)x  
C}Qt "-%  
u)~s4tP4  
同样还可以申明一个binary_op ]w[ThHRJ  
U^?= 0+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n)RM+g  
class binary_op : public Rettype -J?~U2  
  { CDCC1BG"  
    Left l; c-*2dV[@  
Right r; {Hk/1KG>  
public : <L&eh&4c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} . \F7tc8?  
~L'nz quF  
template < typename T > a.,_4;'UE1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~:Mm<*lL%  
      { E474l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _B$"e[:yX  
    } 2C1+_IL   
*s\sa+2al  
    template < typename T1, typename T2 > fA^SD"xf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -9-fX(I  
      { _]o5R7[MQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j-32S!  
    } aU(tu2  
} ; asz?p\k:bC  
D9o*8h2$  
eqhAus?)  
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 bU+9Gi@v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `%y5\!X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F$yeF^\g  
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。 * nCx[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T2|:nC)@  
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。。。 tcOnM w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y iZx{5  
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) N-QCfDao  
下面是修改过的unary_op @vAFfYU9<.  
61:9(*4~!F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CQ>]jQ,2  
class unary_op wd+O5Lr.R  
  { B.K4!/cF  
Left l; b:Dg}  
  6x4_b  
public : !Uy>eji}  
S@A<6   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c&e0OV\m  
__(V C :  
template < typename T > s=U\_koyH  
  struct result_1 V6*?$o  
  { 6b#~;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P` ]ps?l  
} ; jw4TLc7p  
}]GbUC!Zb  
template < typename T1, typename T2 > :mp$\=  
  struct result_2 ^c'f<<z|7r  
  { WZK :.y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZIW7_Y>_  
} ; 1eiw3WU;  
[q"NU&SX  
template < typename T1, typename T2 > hS_.l}0yf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pVz*ZQ[]  
  { BS.=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fTgbF{?xh  
} {aIZFe}B  
"XB4yExy  
template < typename T > b9#m m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #ovM(Mld  
  { JWWInuH  
  return OpClass::execute(lt(t)); A^L?_\e6  
} DaDUK?  
>~wu3q  
} ; nl9kYE [  
y#e ?iE@  
|0]YA  
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 U!NI_uk  
好啦,现在才真正完美了。 eI?HwP{m  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8})|^%@n  
wPQ&Di*X}  
template < typename Right > y9ip[Xn-$:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b~9`]+  
  { oN ;-M-(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v^\JWPR/  
} `GS cRhbh  
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。 O$U}d-Xnx  
1 yJ75/  
jJ<;2e~OW  
n{$}#NdV  
[9J:bD  
十. bind XD 5n]AL  
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。 7?,7TR2Ny  
先来分析一下一段例子 L9$&-A9ix  
Qxky^:B  
'(TmV#3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7|{ B#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @o60 c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R)Q/Ff@o0  
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。 #)FDl70S8  
我们来写个简单的。 6UO$z-e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Enu!u~1]F  
对于函数对象类的版本: \Vz,wy%-  
W oWBs)E  
template < typename Func > C_-%*]*,j  
struct functor_trait m[W/j/$A+x  
  { o:H'r7N  
typedef typename Func::result_type result_type; "% SX@  
} ; NtqFnxm/  
对于无参数函数的版本: *.:!Ax  
}\>+H  
template < typename Ret > ^]i" H|(x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o>.AdZby  
  { +;YE)~R?  
typedef Ret result_type; xUIvLH=  
} ; b'&LBT7  
对于单参数函数的版本: C0gfJ~M )  
=,O /,2)  
template < typename Ret, typename V1 > q?(A!1(u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (x}A_ i  
  { '^e0Ud,  
typedef Ret result_type; Gl.?U;4Z  
} ; b/z'`?[  
对于双参数函数的版本: o T:j:n  
akMJ4EF/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F|6 nwvgq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EG%I1F%  
  { ,tau9>!  
typedef Ret result_type; *3 !(*F@M,  
} ; E N)YoVk  
等等。。。 9z+vFk`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h>~jQ&\M  
[+y &HNf  
template < typename Func > F ~*zC`>Y  
struct func_return NS h%t+XU]  
  { K1/ U (A  
template < typename T > LFl2uV"  
  struct result_1 >ze>Xr'm5=  
  { d:A\<F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jMTRcj];(  
} ; bh{E&1sLh  
)gr}<}X)B  
template < typename T1, typename T2 > TViBCed40  
  struct result_2 lQ+Ru8I  
  { _2wAaJvA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EV:_Kx8fP  
} ; MKV=m8G=  
} ; u9esdOv  
pTc$+Z7 3  
$$k7_rs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &/ \O2Aw8  
c'"#q)  
template < typename Func, typename aPicker > /TzNdIv  
class binder_1 SCgyp(  
  { /7c2OI=\  
Func fn;  C/SapX  
aPicker pk; ue,#, 3{m  
public : es. jh  
d1UVvyH  
template < typename T > kJHr&=VO~  
  struct result_1 &r&;<Q  
  { }9{dR4hD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !x`;>0  
} ; 29&sydu  
D."cQ<sxpN  
template < typename T1, typename T2 > s]$HkSH  
  struct result_2 Y'tqm&}  
  { ;M%oQ> ].[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5oVLv4Z9u  
} ; jjJc1p0  
KC&H*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;n% ]*v  
ST[2]   
template < typename T > Xg|8".B)A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <m?GJuQ'  
  { LXBbz;vYl  
  return fn(pk(t)); EJ WOXxU  
} yd7lcb [  
template < typename T1, typename T2 > Xjs21-t%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z7O Z4R:  
  { X=rc3~}f  
  return fn(pk(t1, t2)); -9=M9}eDF  
} ]jHh7> D  
} ; P5'iYahCq_  
k98< s  
b:N^Fe  
一目了然不是么? >2l13^Y  
最后实现bind i /O1vU#  
qZT 4+&y  
8@Egy%_  
template < typename Func, typename aPicker > '5|Q<5!o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @4 zi]v  
  { dzjBUD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pFpQ\xc9$  
} t_[M &  
*u|lmALs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -mev%lV  
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。 37j\D1Y  
m#5|J@]  
十一. phoenix 21[K[ %  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YtwmlIar`  
(PCimT=5  
for_each(v.begin(), v.end(), `c qH}2s#  
( WUE)SVf  
do_ AijPN  
[ oj,HJH+  
  cout << _1 <<   " , " Uv @!i0W  
] Zu2m%=J`  
.while_( -- _1), .u&&H_ UmE  
cout << var( " \n " ) {pcf;1^t  
) { 4_I7r  
); IqvqvHxLX  
aGq_hP   
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: Q{J"`d2  
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 B$}wF<`k7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d&PE,$XC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U~u6}s]:  
p6&LZ=tL3  
p`E|SNt/W  
template < typename Cond, typename Actor > w%i+>\tO  
class do_while ^]#Ptoz^(l  
  { 1=9qAp;?o  
Cond cd; W,9k0t  
Actor act; B#qL$M,|  
public : mJ6t.%'d  
template < typename T > Z`-)1!  
  struct result_1 ,mO(!D  
  { mr{k>Un\  
  typedef int result_type; ~.PPf/ Z8]  
} ; t7C!}'g&'  
zumR(<l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (]zl$*k  
sx)$=~o  
template < typename T > WryW3];0OR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3oppV_^JdT  
  { Q>SPV8s   
  do ohQz%?r  
    { VV0EgfJ  
  act(t); vc>^.#7   
  } Mv7w5vTl  
  while (cd(t)); eLDL  "L  
  return   0 ; ^td!g1"<  
} {Gk}3u/  
} ; 0] :*v?  
Azq#}Oe)u  
~ X]"P4 u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eu}:Wg2  
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。 @mQ/W Ys  
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。 OVQxZ~uQ  
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。 ySr091Q  
下面就是产生这个functor的类: &geOFe}R  
m &3HFf  
Ru9pb~K  
template < typename Actor > ~u?x{[  
class do_while_actor }Yo15BN+  
  { |04}zU%N  
Actor act; 6bRQL}[  
public : B Z\EqB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xy z\;3  
X*>o9J45V  
template < typename Cond > +X%fcoc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RBv=  
} ; 35@Ibe~  
\fM!^  
O'&X aaZV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P60]ps!M  
最后,是那个do_ mISu o  
x%:> Ol  
W"}*Q -8W  
class do_while_invoker @WDqP/4  
  { sxC{\iLY%  
public : qG2\` +v  
template < typename Actor > [r/Seg"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y?R <g^A  
  { !g8.8(/t)  
  return do_while_actor < Actor > (act); M*T# 5  
} @h7GTA \  
} do_; j9L+.UVI,  
U*qK*"k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rY_C3;B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 On96N|  
最后来说说怎么处理break和continue <8z[,X}bM  
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。 ["#A-S  
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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