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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q[7CPE0n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <f N; xIB  
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, *)u?~r(F  
5L8&/EN9-  
^:`oP"%-T  
sLb8*fak  
  class filler cAD[3b[Gk  
  { g>so R&*  
public : 9YB2 e84j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !; IJ   
} ; 9A~>`.y  
QV7,G9  
geksjVwPH  
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: ^YGTh0$W  
Yc^%zxub  
Kx~$Bor_!  
tQWWgLM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oL]mjo=jN  
\K;op2  
089 k.WG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 74+A+SK[  
( S`6Q  
zDD4m`2  
2 nv[1@M  
二. 战前分析 x?#I4RJH;  
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。 *ZaaO^!  
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 GcT;e5D  
SxJ$b  
Gqb])gXpl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]4`t\YaT  
  /* --------------------------------------------- */ J! {Al  
vector < int *> vp( 10 ); mzX;s&N#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F@Q^?WV  
/* --------------------------------------------- */ WmeKl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *m9{V8Yi2  
/* --------------------------------------------- */ LN4qYp6)G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4S|=/f  
  /* --------------------------------------------- */ XVt/qb%)r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e+.\pe\  
/* --------------------------------------------- */ wd[eJcQ,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a d9CsvW  
ks*Y9D*=  
q*, Q5  
uRE*%d>  
看了之后,我们可以思考一些问题: )P?IqSEA%  
1._1, _2是什么? ?7 \\e;j}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !^e =P%S  
2._1 = 1是在做什么? 'cV?i&;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _T5)n=|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  B/G-Yh$E  
SRZL\m}  
U3E&n1AA  
三. 动工 pj0fM{E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }g|nz8  
5{d\u E%'p  
Tkw;pb  
LH2PTW\b!6  
template < typename T > |Y},V_@d  
class assignment sYqgXE.  
  { *FK`&(B+}  
T value; 0w %[  
public : ib$nc2BPb  
assignment( const T & v) : value(v) {} DVlJ*A  
template < typename T2 > &fwS{n;U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g JjN<&,  
} ; er2cQS7R  
x&Cp> +i  
pXu/(&?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bUZ_UW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `pL^}_>|GM  
Zp&@h-%YoD  
Tde0~j}  
!lTda<;]  
  class holder ('C7=u&F  
  { eS'yGY0b  
public : fKHE;A*>%  
template < typename T > ,lt8O.h-l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t 9^A(Vh"-  
  { FY'ty@|_s  
  return assignment < T > (t); 2 rN ,D(  
} "B{ECM;  
} ; AVl~{k|  
Wh( |+rJ?Z  
Qd &" BEs  
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: 9MY7a=5E~  
L?5f+@0.  
  static holder _1; \( )# e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }7s>B24J  
hePPxKQ-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OtTBErQNF  
而不用手动写一个函数对象。 jZpa0grA  
9zBMlc$X  
1[;;sSp  
usFfMF X  
四. 问题分析 uuNR?1fS  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ua5?(,E`']  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w%y\dIeI'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?F7o!B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k |YWOy@D~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yClx` S(  
9Q;c ,]  
五. 问题1:一致性 .]x2K-Sf  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  d$W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j(rL  
&fOdlQ?  
struct holder yX!HZu;j  
  { _ oFs #kW  
  // 2xwlKmI N  
  template < typename T > e@#kRklV&  
T &   operator ()( const T & r) const 5J2=`=FK  
  { 1ocJ+  
  return (T & )r; )$ Mmn  
} B,WTHU[AV  
} ; Oakb'  
$wB^R(f@  
这样的话assignment也必须相应改动: #A7jyg":  
C? 4JXW  
template < typename Left, typename Right > d[D&J  
class assignment MJ`3ta  
  { kc `V4b%  
Left l; D*PYr{z'  
Right r; O81X ;JdP3  
public : .7NNT18  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o Y}]UB>  
template < typename T2 > DZS]AC*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~EzaC?fQ  
} ; a:, y Z  
;`YkMS`=W  
同时,holder的operator=也需要改动: @|}BXQNd  
H)w(q^i  
template < typename T > S~Z|PLtF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^Xb7[ +I6  
  { WE6a'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #oeG!<Mn  
} F>je4S;  
a]Eg!Q  
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。 A>`945|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h%; e0Xz|  
X?:o;wB  
return l(rhs) = r; IP`6bMd  
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。 / $  :j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OLGBt  
0MMEo~dih  
template < typename Tp > s=6}%%q6  
class constant_t B(?Yw>Xd[  
  { GQQ.OvEc  
  const Tp t; 9>zcBG8f  
public : O,bkQY$v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .nu @ o40  
template < typename T > M->*{D@a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VV4Gjc  
  { %3q0(Xl  
  return t; acP+3u?r  
} aprm0:Q^  
} ; 1OLqL  
?bZovRx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %J:SO_6  
下面就可以修改holder的operator=了 bzDIhnw  
Pi,QHb`>  
template < typename T > 2kAx>R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -oeL{9;  
  { uwf 5!Z:>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hs?e0Z=N  
} h&.wo !  
G+xt5n.%  
同时也要修改assignment的operator() D4eTTfQ  
.:p2Tbo  
template < typename T2 > /+*#pDx/zW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z=B_Ty  
现在代码看起来就很一致了。 FGO[ |]7IN  
l0&EZN0V2  
六. 问题2:链式操作 1&fc1uYB4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G-9iowS/A  
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。 l5l>d62  
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。 I`z@2Z+pJ  
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。 +T9:Udi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BpX6aAx  
n|GaV  
template < typename T > LZMYr  
struct result_1 hhoEb(BA  
  { f+rz|(6vs{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4f(Kt,0  
} ; 6} FO[  
%OgS^_tu  
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: fgihy  
FU=w(< R;  
template < typename T > Ra*e5  
struct   ref kB5.(O  
  { - 0?^#G}3}  
typedef T & reference; GUslPnG  
} ; cb5,P~/q  
template < typename T > :4v3\+T  
struct   ref < T &> 7d92 Pe  
  { [{C )LDN  
typedef T & reference; qj cp65^  
} ; ]%Zz \Q  
NEa>\K<\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r>bJ%M}  
2lL,zFAq  
template < typename T > '+j} >Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A(]H{>PMy  
  { v]B L[/4  
  return l(t) = r(t); ; S xFp  
} gm9mg*aM  
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。 yV)la@c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DcSnia62f  
@ P|LLG'  
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 OFje+S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1Bxmm#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?eV4 SH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zo>]rKeV  
最后的布局是: A.UUW  
                Add {BHI1Uw  
              /   \ pRSOYTebP  
            Divide   5 t4?DpE  
            /   \ ktDC/8  
          _1     3 d GP*O  
似乎一切都解决了?不。 RCRpzY+@  
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。 tH'2gl   
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。 YJ(*wByM  
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: d#2$!z#  
')GSAY7  
template < typename Right > .f+TZDUO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )E+'*e{cK  
Right & rt) const BB|?1"neg  
  { # p[',$cC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y\{%\$  
} vFEQ7 qI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /  g 2b  
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。 IHRGw  
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。 kA7mLrON  
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。 IKie1!ZU{"  
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。 cyJG8f  
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? }^B6yWUN  
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: 9)VF 1LD  
-GLMmZJt  
template < class Action > pKi&[  
class picker : public Action Rb3V^;i  
  { NY?;erX  
public : dK>7fy;mv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} trE{FT  
  // all the operator overloaded ZcYh) HD  
} ; :T9< d er,  
%u;~kP|S%  
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。 z2Z^~, i  
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: 7=(Hy\Q5xH  
U4G`ZK v(!  
template < typename Right > Mfv1Os:ST  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 41SGWAd#:  
  { ? R>h `  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 10H)^p%3+  
} <oz!H[!  
zRPeNdX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *{+G=d  
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。 .CFa9"<  
Ao/ jt<  
template < typename T >   struct picker_maker "?mJqA  
  { 2U-3Q]/I}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4 {9B9={  
} ; M`S0u~#tI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %Z*sU/^  
  { eilYA_FL.  
typedef picker < T > result; n[(Qr9  
} ; +>4;Zd!@d  
} CfqG?)  
下面总的结构就有了: f|sFlUu&  
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。 <I"S#M7-s  
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。 a@R]X5[O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V%Sy"IG  
至此链式操作完美实现。 VU@9@%TN  
P\_`   
t:fFU1x  
七. 问题3 Q?X>E3=U  
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。 + T8B:  
uw2hMt (N  
template < typename T1, typename T2 > D.mHIsX6\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  }K3x  
  { >a}f{\Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @/ k@WhFZ  
} Onwp-!!.  
 @Pt="*g  
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: @'GGm#<   
]7e =fM9V;  
template < typename T1, typename T2 > \m1~jMz*>k  
struct result_2 u,6~qQczE  
  { *E{2J:`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \_B[{e7z  
} ; %RDI!e<e}  
P 3'O/!  
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? x.q+uU$^  
这个差事就留给了holder自己。 k?'B*L_Mzv  
    ?Ae ve n  
4rrSb*  
template < int Order > [}&Sxgv  
class holder; AFAAuFE"  
template <> Xn{1 FJX/  
class holder < 1 > ` Jdb;  
  { ~s5SZK*  
public : %HJK;   
template < typename T > %plo=RF  
  struct result_1 sM9+dh  
  { ^`G}gWBx}w  
  typedef T & result; l]5w$dded~  
} ; ,N0#!<}4  
template < typename T1, typename T2 > /i77  
  struct result_2 #f+$Ddg*  
  { g1( IR)U!z  
  typedef T1 & result; /E\%>wv  
} ; [KxF'mz9  
template < typename T > rEF0oJ.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7a~X:#  
  { SCz318n  
  return (T & )r; KRA/MQ^7~U  
} _F`lq_C  
template < typename T1, typename T2 > rOVVL%@QqJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [1u-Q%?#  
  { Gn&4V}F  
  return (T1 & )r1; cCxBzkH6  
} p3 ^ m9J  
} ; ynrT a..  
^U!0-y  
template <> Er{>p|n =  
class holder < 2 > yNTK .  
  { ej"+:. "\e  
public : 0vw4?>Jf@  
template < typename T > G nG>7f[v  
  struct result_1 #Q /Arq  
  { sQ\8>[]   
  typedef T & result; }B1!gz$YNO  
} ; (I./ Uu%  
template < typename T1, typename T2 > }1upi=+ aE  
  struct result_2 1aTB%F  
  { :*KHx|Q  
  typedef T2 & result; L'kmNVvYN  
} ; P ! _rEV  
template < typename T > ;&)-;l7M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @!1x7%]G  
  { BSVxN  
  return (T & )r; c3CWRi`LE  
} PAM}*'  
template < typename T1, typename T2 > ^RI?ybDd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 71t* %  
  { q}?4f *WC  
  return (T2 & )r2; ys kO  
} Z '7  
} ; P`cq H(   
WL"^>[Vq  
TtTj28 k7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 j=r P:#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @pRlxkvV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ][p>Y>:b-  
~XmLX)vO/  
return l(i, j) = r(i, j); G VYkJ0,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Yz +ZY  
  t!_<~  
  return ( int & )i; M,\:<kNI  
  return ( int & )j; x5-}h*  
最后执行i = j; S;286[oq@  
可见,参数被正确的选择了。 =h5H~G5AT  
]z/8KL  
oV|4V:G q  
\6Zr  
0i\M,TNf*  
八. 中期总结 ud'-;W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .Z `av n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2Tp1n8FV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M:[ %[+6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I7n"&{s"*  
{ix?Brq/  
9 %I?).5  
r w2arx  
FWG6uKv  
3@$,s~+ 3  
九. 简化 D!Pq4'd(  
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。 0vD7v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l:,'j@%  
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: ?!d&E ?9\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E^/t$M|H  
  +-*/&|^等 'O_3)x5  
2. 返回引用。 !C3MFm{B  
  =,各种复合赋值等 |es?;s'  
3. 返回固定类型。 PuA9X[=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K1+)4!}%U  
4. 原样返回。 BMG3|N^  
  operator, xg;+<iW  
5. 返回解引用的类型。 _ 4U5  
  operator*(单目) lJ}_G>GJ  
6. 返回地址。 DpvI[r//'*  
  operator&(单目) L(|N[#  
7. 下表访问返回类型。 PGhY>$q>b  
  operator[] iXVe.n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1AM!8VR2  
  operator<<和operator>>  ~- _kM  
Gi?/C&1T  
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。 rrBsb -  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ( u\._Gwsx  
^cP!\E-^  
template < typename Left > q1"$<# t  
struct value_return C.Kh [V\Ut  
  { i]YV {  
template < typename T > %,}A@H ,  
  struct result_1 /_AnP  
  { 4C61GB?Vy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NV72  
} ; irFMmIb  
*rs5]U<  
template < typename T1, typename T2 > S >X:ZYYC  
  struct result_2 =S+wCN  
  { |,gc_G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )NXmn95  
} ; K/j3a[.  
} ; A@1W}8qY:  
bLij7K 2H  
vNV/eB8#S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `.~N4+SP  
Rg\z<wPBG  
下面我们来剥离functor中的operator() fk6%XO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A+ZK4]xb  
la0BiLzb]  
return l(t) op r(t) ([T>.s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |:nOp(A\*  
return op l(t) m? J0i>H  
return op l(t1, t2) 4o <Uy  
return l(t) op u~7hWiY<2  
return l(t1, t2) op H]{v;;'~  
return l(t)[r(t)] C*)3e*T*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GP!?^r:en  
ZkRx1S"m  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: rzhWw-GY  
单目: return f(l(t), r(t)); J%v=yBC2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +%T\`6  
双目: return f(l(t));  Ch&a/S}  
return f(l(t1, t2)); ]'!f28Ng-  
下面就是f的实现,以operator/为例 `w#Oih!6A|  
v5!d$Vctu  
struct meta_divide 2&:f&"  
  { DBW[{D E  
template < typename T1, typename T2 > WejY y|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `<`` 8  
  { :|V$\!o'U  
  return t1 / t2; \HxT@UQ)~  
} q0i(i.h  
} ; 8Wrh]egu1  
!;&p"E|b#  
这个工作可以让宏来做: R]}}$R`j  
]i&6c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dt \TQJc~  
template < typename T1, typename T2 > \ gf#{k2r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b#uL?f  
以后可以直接用 [;4 g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GY6`JWk  
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 .b3Qfxc>  
(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。。。) nrL9 E'F'  
|%F=po>w  
~P*6ozSYpY  
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 3m]4=  
\8)U!9,$nn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lP[w?O  
class unary_op : public Rettype ocqU=^ta  
  { g`{;(/M+  
    Left l;  8{wwd:6  
public : 9oRy)_5Z(=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lGV0 *Cji  
/f:dv?!km  
template < typename T > =)M/@T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hu\B"fdS  
      { R0P iv:  
      return FuncType::execute(l(t)); nOt&pq7  
    } zvYq@Mhr  
yh Yb'GK  
    template < typename T1, typename T2 > s>B5l2Q4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [.O?Z=5a[V  
      { YZLkL26[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q!{y&.&\  
    } Eza`Z` ^el  
} ; Sz%t JD..  
'-r).Xk  
aXQnZ+2e^R  
同样还可以申明一个binary_op d?s<2RkPT  
~ZmN44?R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oz,np@f)J  
class binary_op : public Rettype Jv>gwV{  
  { opY@RJ]  
    Left l; gFeO}otm  
Right r; kW2sY^Rg  
public : N+m)/x =:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AYt%`Y.!  
3C?f(J}  
template < typename T > xHUsFm s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `n#H5Oyn  
      { Pj#<K%Bz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gy9$wH@8  
    } ]mo-rhDsM  
X\`_3=  
    template < typename T1, typename T2 > |8&,b`Gfo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Ux?,  
      { Qi ua  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V@B__`y7  
    } -|J"s$yO4  
} ; HKU~UTRnZ  
nim*/LC[:  
3p3 9`"~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @KWb+?_H{<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zjJ *n8l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &R[ M c-2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?+_Gs;DGVE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]p _L)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O- ew%@_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H2&@shOOQJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) LM$W*  
下面是修改过的unary_op I(]}XZq  
J@^8ko  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B:dB,3,`(  
class unary_op D2<fw#  
  { ^"VJd[Hn  
Left l; :V1W/c  
  MC?,UDNd%  
public : xe#FUS 3  
yyoqX"v[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nc~F_i=  
s:OFVlC%\  
template < typename T > 1/RsptN"v  
  struct result_1 5A%w 8Qv  
  { jK!Au  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FemC Lvu  
} ; PpGL/,]X  
w Qgo N%  
template < typename T1, typename T2 > ||T2~Q*:y  
  struct result_2 8 BY j  
  { lphFhxJA{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O}tZ - 'T  
} ; {HL3<2=o  
ZRv*!n(Ug<  
template < typename T1, typename T2 > D!Q">6_"z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;o^eC!:/%  
  { $56Z#'(D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k'gh  
} m`IC6*  
U1@IX4^2`  
template < typename T > ,R'@%,/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IC#>X5  
  { IM:=@a{  
  return OpClass::execute(lt(t)); |M>eEE*F<  
} 6BY-^"W5`  
oeKHqP wg  
} ; K\>tA)IPSV  
{s)+R[?m<o  
%u`8minCt  
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 ~3UQ|j  
好啦,现在才真正完美了。 2{]`W57_=  
现在在picker里面就可以这么添加了: R?v>Q` Qi  
9iXeBC  
template < typename Right > 3b*cU}go  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l*ayd>`~x  
  { e`@ # *}A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T:t]"d}}  
} 4FEk5D  
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。 QZ4v/Ou  
x1Lb*3Fe  
$i&e[O7T;  
P1zKsY,l$<  
rW0kA1=E  
十. bind ZZWD8 AX  
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。 cnSJ{T  
先来分析一下一段例子 sqla}~CiX  
'HT7_$?*  
flk=>h|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rJPb 3F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K2 he4<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6^%UU o%  
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。 LL]zT H0  
我们来写个简单的。 qgE 73.!`6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wDcj,:h`  
对于函数对象类的版本: vK 7^*qr;j  
^cV;~&|.Xk  
template < typename Func > $>*3/H  
struct functor_trait _Bj)r}~7#  
  { `o<' x.I  
typedef typename Func::result_type result_type; =2[7 E  
} ; EzDk}uKY0R  
对于无参数函数的版本: r9X?PA0f  
Ae mDJ8Y  
template < typename Ret > J+[_Wd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dODt(J}%  
  { #@^t;)|  
typedef Ret result_type; Q&MZN);.  
} ; 0*%Z's\M"  
对于单参数函数的版本: iDMJicW!+F  
:r%P.60H X  
template < typename Ret, typename V1 > k:*S&$S!E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dArDP[w  
  { RD\  
typedef Ret result_type; 9dFy"yxYa  
} ; +cIUGF p}  
对于双参数函数的版本: k9)jjR*XxG  
PH`9MXh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ="x\`+U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^m?KRm2  
  { P9=?zh 6G.  
typedef Ret result_type; W)9K`hM6  
} ; d_4T}% q  
等等。。。 Vm%1> '&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0QPH}Vi5}  
szsk;a  
template < typename Func > 7#@cz5Su  
struct func_return S?RN?1  
  { cj+ FRG~u  
template < typename T > i%ZW3MrY~  
  struct result_1 9&upu jVS  
  { f&}k^>N#3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +SsK21f"r  
} ; |o,8V p  
+#GQ,  
template < typename T1, typename T2 > =g/{%;  
  struct result_2 kHXL8k#T  
  { SfgU`eF%B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =3q/F7-  
} ; mu?Eco`~  
} ; )p T?/ J  
rrQQZ5fhb  
9UKp?SIF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hc~s"Atck  
D!.[q-<  
template < typename Func, typename aPicker > ()K " c#  
class binder_1 dlJbI}-v=  
  { )_mr! z(S  
Func fn; @Gx.q&H  
aPicker pk; 1c<=A!"{  
public : ZX5xF<os8  
cs T2B[f9D  
template < typename T > /GIxR6i  
  struct result_1 ^\\Tx*#i  
  { GKvN* SU=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qY~`8 x  
} ; 7h6,c/<  
)N=NR2xBZ  
template < typename T1, typename T2 > M7+nW ; e%  
  struct result_2 ?47@ o1  
  { T32+3wb"I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _Dym{!t  
} ; `9)t[7  
Z-E`>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *GxTX3i}vc  
'a$Gv&fu  
template < typename T > hGd<<\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T^T[$26  
  { 6b%WHLUeT  
  return fn(pk(t)); ^xh}I5  
} .mDM[e@'  
template < typename T1, typename T2 > /I)yU>o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9so6WIWc  
  { <Ard 7UT  
  return fn(pk(t1, t2)); `D`sr[3n  
} [[>wB[w  
} ; I4i2+ *l}  
?_"+^R z  
j7sKsbb  
一目了然不是么? 0G7K8`a  
最后实现bind u}!@ ,/)  
w=LP"bqlI  
_^el\  
template < typename Func, typename aPicker > 0$7s^?G0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) COTp  
  { 8<.C3m 6h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F;gx%[$GX  
} KN7^:cC  
K$M^gh0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qw@puw@D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .pfP7weQ  
C0S^h<iSe*  
十一. phoenix w"OP8KA:^T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `}BF${vF  
X@k`3X  
for_each(v.begin(), v.end(), d+X}cq=  
( Kw8u`$Ad7  
do_ mN!lo;m5  
[ @O@GRq&V  
  cout << _1 <<   " , " z"+Mrew  
] Q3|T':l4  
.while_( -- _1), "I=\[l8t  
cout << var( " \n " ) t5'V6nv  
) Nluv/?<  
); pGf@z:^{*-  
{e+-vl  
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: v2H#=E4cZ#  
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 TF 'U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <$F\Nk|x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g.'yZvaP  
fv`O4  
taFn![}/!g  
template < typename Cond, typename Actor > s<9RKfm  
class do_while }0u8r`  
  { C?i >.t  
Cond cd; D\[h:8k  
Actor act; ~er\~kp  
public : :>TEDy~O%  
template < typename T > -O&CI)`;B  
  struct result_1 E2cB U{x  
  { oS7(s  
  typedef int result_type; \3'9Uz,OC  
} ; :WSDf VX  
DyQM>xw)t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Wx~k&[&E  
<{2e#Y  
template < typename T > !-N6l6N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X66VU  
  { ]d a^xWK  
  do INkD=tX  
    { ?Y:8eD"*  
  act(t); ={5#fgK>  
  } lW(px^&IN  
  while (cd(t)); c>/. ;p  
  return   0 ; ~v'3"k6  
} UTf9S>HS  
} ; #]#sGmW/L  
"TUe%o  
W-.pmU e2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :$_6SQ<?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H}H7lO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N nk@h  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 mcn 2Wt  
下面就是产生这个functor的类: m=:4`_0Q  
e|&6$A>4]  
`5~ +,/Ys  
template < typename Actor > UK1_0tp]x  
class do_while_actor /DqLrA  
  { 4#5:~M }  
Actor act; w.lAQ5)I%\  
public : F29v a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %e`$p=m  
5Q 'i2*j  
template < typename Cond > zfwS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &BtK($  
} ; @#P,d5^G  
vjQb%/LWl  
?Q-h n:F)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Kh4$ wwn  
最后,是那个do_ +<}0|Xl&  
NM0tp )h  
ZxlAk+<]  
class do_while_invoker *J+_|_0nlW  
  { fm(e3]  
public : hFk3[zTy  
template < typename Actor > \=0V uz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <`jLY)sw  
  { #[e  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2-"0 ^n{  
} ;U<rc'qE  
} do_; Iw<jT|y)  
@^;j)%F}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N?5x9duK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w|CZ7|6  
最后来说说怎么处理break和continue s TOa  
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。 Qb! PRCHQ  
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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