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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E"<-To  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fK/|0@B8  
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, ~J:qG9|]}  
zhZ!!b^6<  
@@W-]SR  
SX)o0v+  
  class filler =D3K})&  
  { \yhj{QS.k  
public : 1xTNrLW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FZBdQhYF  
} ; L#k`>Qn2  
]q`'l_O  
cj;k{ Moc  
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: $Wn!vbL  
@ JfQ}`  
'O^<i`8U]  
*";O_ :C!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [QDM_n  
a{ p1Yy-]  
X..<U}e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {>Yna"p  
DCP B9:u  
Lk lD^AJA  
Uz_OUTFM  
二. 战前分析 G,X>f?  
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。 2cQG2N2*  
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 ,p' ;Xg6ez  
ubs>(\`q"  
]KM3G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RI2/hrW  
  /* --------------------------------------------- */ =#T3p9  
vector < int *> vp( 10 ); (`"87Xomnn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U|~IJU3-  
/* --------------------------------------------- */ !g[UFw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LjySO2  
/* --------------------------------------------- */ kInU,/R*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kXN8hU}iq  
  /* --------------------------------------------- */ R ~?9+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yvCX is  
/* --------------------------------------------- */ \AOHZ r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \R[f< K%  
,1 ^IFBJ  
K3^2;j1F Q  
LEd@""h  
看了之后,我们可以思考一些问题: _ SJ Fuv/  
1._1, _2是什么? G-[.BWQ   
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。 Ex+E66bE  
2._1 = 1是在做什么? EkpM'j=  
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。 KY+BXGW*  
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。 h4E[\<?  
MLvd6tIv,  
kYZj^tR  
三. 动工 HhB&vi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "IJ 9vXI  
tjJi|  
av"dJm  
+W+o~BE  
template < typename T > z7!@^!r  
class assignment UM}MK  
  { 2O(= 2X  
T value; z9 $1jC  
public : b *Ca*!  
assignment( const T & v) : value(v) {} H~; s$!lG  
template < typename T2 > }qg.Go  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m](q,65 2  
} ; JN-W`2  
-ZH6*7!  
Ay|K>8z   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]$)U~)T iW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =gAn;~  
&hnKBr(Lw  
L=&dJpyfT  
5}4>vEn  
  class holder 85rjM#~  
  { vAqVs5 j  
public : \ZtF,`Z  
template < typename T > {JtfEna  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /Jc54d  
  { )@_5}8  
  return assignment < T > (t); vw*,_f  
} IoCi(N;  
} ; ,&LGAa  
F.iJz4ya_  
@DuSii#.S  
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: %I#[k4,N  
rnP *}  
  static holder _1; _ q^JjR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }8dS[-.  
P"a9+ti+'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j>)yV@g/  
而不用手动写一个函数对象。 r2=4Wx4(  
$q g/8G  
cd.|>  
IN?rPdY  
四. 问题分析 -] `OaL!  
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。 m`xzvg  
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。 T7Qw1k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LLPbZ9q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?sc lOOh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z4rg.ai  
<|;)iT1VeT  
五. 问题1:一致性 pwmH(94$0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -Q" N;&'[&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MNocXK  
QFU1l"(qGk  
struct holder "$U!1  
  { "bA8NQIP  
  // 9uW\~DwsZ%  
  template < typename T > mI,!8#  
T &   operator ()( const T & r) const :xZ^Jq91  
  { Rv|X\Wm  
  return (T & )r; [4b_`L  
} -5GRit1q?  
} ; 7;SI=  
'5}@# Mi  
这样的话assignment也必须相应改动: jd+ U+8r  
@QAI 0ZY  
template < typename Left, typename Right > -op(26:W<  
class assignment UgD&tD0fp  
  { I2)#."=Ew  
Left l; fcisDu8n  
Right r; )<vuv9=k\%  
public : 6$ ag<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;` ! j~  
template < typename T2 > ?y2v?h"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1{?5/F \ +  
} ; +J7xAyv_Oz  
}o7"2h ht  
同时,holder的operator=也需要改动: d[y(u<Vl  
nZ/pi$7  
template < typename T > O_^;wey0}?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?U(`x6\:  
  { ?btZdnQ))S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #_'| TT>p#  
} '<Jqp7$dL  
aUbmEHFTV  
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。 *V?p&/>MT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %<@x(q  
(}MN16!  
return l(rhs) = r; T*rx5*:o  
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。 2-_d~~O1N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4+q3 Kw  
,7ZV;f 81  
template < typename Tp > 6HRr 4NDcj  
class constant_t ,L$, d  
  { Y(6p&I  
  const Tp t; 9K4Jg]?  
public : 8'o6:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b9TsuY  
template < typename T > O^sOv!!RH/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xMHu:,ND  
  { |6!L\/}M%  
  return t; /Gvd5  
} ;}4^WzmK^(  
} ; @Q%<~b[y  
%>E M ^Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tl^![Z  
下面就可以修改holder的operator=了 L(DDyA{bA  
X% X &<  
template < typename T > |6GDIoZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HD153M,  
  { Hg 2Rcl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i2 G.<(3O  
} um*!+Q  
Q=#N4[W'  
同时也要修改assignment的operator() ;lc/FV[/  
s}bv o  
template < typename T2 > ,O`~ D~$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nP#|JRn=  
现在代码看起来就很一致了。 >WmT M0  
Wph@LRB]  
六. 问题2:链式操作 mH /9J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2dnyIgi  
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。 'yNS(Bg=  
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。 Zx 5Ue#I  
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。 t>JPK_b0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `w EAU7m:  
Q<T+t0G\O-  
template < typename T > Uq^-km#a  
struct result_1 L'r gCOJ<  
  { UB,:won  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a}[ 1*_G  
} ; @k3xk1*  
]h?p3T$h  
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: N^%7  
o+F < r#  
template < typename T > 5LzP0F U  
struct   ref aM|;3j1p  
  { +\U#:gmw  
typedef T & reference; Z!2%{HQ=q  
} ; H& !?c5  
template < typename T > =pd#U  
struct   ref < T &> 6D/K=-   
  { Q|(G -  
typedef T & reference; m#`1.5%  
} ; x@? YS  
$u%7]]Y^\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^!rAT1(/_  
#}S<O_  
template < typename T > }fh<LCwTi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q6EZ?bo{  
  { FgnPh%[u  
  return l(t) = r(t); "-R19SpJKh  
} 0$=w8tP)  
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。 4~~G i`XE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 si#1sdR  
raJv$P  
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 SSysOeD+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U o[\1)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZK5 wZU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #D-Ttla  
最后的布局是: "wnN 0 p  
                Add v4vIcHDs  
              /   \ X ;Cl8  
            Divide   5 uYCWsw/  
            /   \ :N64FR#  
          _1     3 ff5 e]^,  
似乎一切都解决了?不。 CkR 95*  
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。 SaFNPnk=  
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。 1"f)\FPGe  
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: HcCT=x7:  
A.cNOous|  
template < typename Right > mOfTq] @B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s2"<<P[q'  
Right & rt) const HpIW H*  
  { =fK6P6'B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yR1v3D4E  
} d-`z1'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :: s k)  
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。 0SV4p.  
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。 "Pa  y2  
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。 b=XXp`h~a  
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。 11?d,6Jl  
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? #oJ%i+V  
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: =[LUOOR*]  
8 `}I]  
template < class Action > Ru@ { b`  
class picker : public Action -8Hv3J'=  
  { n!&F%|o^^  
public : vP'#x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0DX)%s,KO  
  // all the operator overloaded @1s 2# )l(  
} ; 3|PV.  
_*++xF1  
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。 th%T(D5n  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Wo{4*~f  
nQ#NW8*Fs  
template < typename Right > ZoR6f\2M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /kAbGjp0  
  { [r^WS;9n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]JH Int  
} } p `A>  
jIck!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S,f:nLT  
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。 Xa$-Sx  
yOO@v6jO)  
template < typename T >   struct picker_maker 88Vl1d&b  
  { 7)*q@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #|K5ma  
} ; |O{kv}Y Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xE- _Fv9  
  { '?1g_C QsS  
typedef picker < T > result; $0*D7P^8  
} ; /_r`A  
AI]lG]q8  
下面总的结构就有了: B/I1<%Yk  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v.F|8 cG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kL"Y>@H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %R  P\,|  
至此链式操作完美实现。 dy4~~~^A  
^00C"58A  
=>L2~>[  
七. 问题3 UN|S!&C$  
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。 xM$AhH  
qVE <voB8  
template < typename T1, typename T2 > R|[gEavFl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cH6J:0>W  
  { !:Ob3Mq\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *iJ>@ vew  
} Z@0IvI  
ZhFlR*EQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X'p%K/-m  
NUh+ &M  
template < typename T1, typename T2 > 814cCrr,o  
struct result_2 QBjvbWoIG(  
  { |Q$Dj!!1P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bzh:  
} ; O+t'E9Fa  
lsU`~3nr  
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? { a_&L  
这个差事就留给了holder自己。 |xrnLdng0R  
    \lF-]vz*  
Bw>)gSB5$k  
template < int Order > /L=Y8tDt  
class holder; as"@E>a  
template <> @b{$s  
class holder < 1 > wZt2%+$6m  
  { \hP.Q;"MtO  
public : 2FQTu*p&B  
template < typename T > >aT~ G!y  
  struct result_1 JZ/T:Hsh4  
  { *fI\|%K  
  typedef T & result; n( zzH  
} ; iUlSRfrC$#  
template < typename T1, typename T2 > q^6l`JJ  
  struct result_2 8|tnhA]~  
  { uP.dCs9-  
  typedef T1 & result; bycnh  
} ; Zou;o9Ww  
template < typename T > a~Yq0d?`D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %v[KLMo'(  
  { 9>= S@hVMd  
  return (T & )r; bT`et*]  
} 0qL.Rnt  
template < typename T1, typename T2 > e?:1wU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WQsu}_g5y  
  { .f`KP!p.  
  return (T1 & )r1; "Iacs s0;  
} jXIVR'n(  
} ; { T?1v*.[  
8zQN[[#n  
template <> o@ @|4 F  
class holder < 2 > \ lK `  
  { G,6 i!M  
public : /]2I%Q  
template < typename T > |d=GAW v  
  struct result_1 XQZiJ %'  
  { c| X }[  
  typedef T & result; Q}#xfrprF  
} ; y<PQ$D)  
template < typename T1, typename T2 > g#o9[su  
  struct result_2 X?Or.  
  { .\8LL,zT  
  typedef T2 & result; =z\/xzAwX  
} ; B^C 5?  
template < typename T > mt4X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const czH# ~  
  { _z>%h>L|g  
  return (T & )r; zZP&`#TAy  
} .>p.k*vU  
template < typename T1, typename T2 > R#!Urhh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7,Y+FZ  
  { }O2P>Z?V  
  return (T2 & )r2; p ^Y2A  
} b1yS1i D  
} ; u24XuSe$  
Rg3g:TV9c  
(V0KmNCW`  
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> >。 t:n$9WB)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !{vZvy"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Pb<6-Jc[  
on 4 $n7  
return l(i, j) = r(i, j); 6E9o*YSk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a0 's6C  
oz7=1;r  
  return ( int & )i; Qjmo{'d  
  return ( int & )j; z pg512\y  
最后执行i = j; {FR+a**  
可见,参数被正确的选择了。 9Dd`x7$ a  
g|M>C:ZT  
q s iV  
j|@8VxZ  
6O"y  
八. 中期总结 : :928y  
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: (&M,rW~Qxs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 er<_;"`1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YTg8Zg-Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A-u!{F  
0O(Vyy  
(O/W`qo  
oSl}A,aQ(  
[d=BN ,?  
N!<X% Ym  
九. 简化 6\? 2=dNX  
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。 seb/rxb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (^m~UN2@~m  
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: eF?jNO3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E,QD6<?[  
  +-*/&|^等 AR c  
2. 返回引用。 %!R\-Vej  
  =,各种复合赋值等 % -.V6}V  
3. 返回固定类型。 ?gCP"~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v)nBp\fjxp  
4. 原样返回。 %&eBkN!T  
  operator, d"S\j@  
5. 返回解引用的类型。 # S0N`V  
  operator*(单目) rd,!-w5  
6. 返回地址。 )"%J~:`h}  
  operator&(单目) {x~r$")c?  
7. 下表访问返回类型。 "ZuA._  
  operator[] \"d\b><R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Wr+1e1[  
  operator<<和operator>> uJa.]J~L=  
<&HHo>rl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]+>Kl>@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0CI\Yd=  
%K0Wm#)  
template < typename Left > Th4}$)yrkN  
struct value_return k<RaC=   
  { `:d\L H  
template < typename T > A2.4#Qb'  
  struct result_1 fsWPU]\)  
  { 4D6LP*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oAv LSFn  
} ; eTI?Mu>C  
Ac\e>N  
template < typename T1, typename T2 > r+tHVh  
  struct result_2 [buLo*C4:  
  { $5DlCN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M2nUY`%#v  
} ; w`atk=K  
} ; *P?Rucg  
c`oW-K{  
+y\o^w4sT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0JW =RW  
u.}H)wt  
下面我们来剥离functor中的operator() <(1[n pS&+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (Mw+SM3<  
xdMY2u  
return l(t) op r(t) z7pw~Tqlz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eKRE1DK  
return op l(t) biRkq c;  
return op l(t1, t2) ADA}_|O  
return l(t) op W9S6 SO^\  
return l(t1, t2) op .u]d5z BR  
return l(t)[r(t)] v=DC3oh-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sYB2{w   
"oh ;?gQ.  
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: )!FheoR  
单目: return f(l(t), r(t)); y s[z[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); znAo]F9=J"  
双目: return f(l(t)); Nl^u A  
return f(l(t1, t2)); z Ece>=C  
下面就是f的实现,以operator/为例 spWo{  
7v}(R:*  
struct meta_divide RQ4+EW 1G  
  { |gU)6}V@  
template < typename T1, typename T2 > `chD*@76I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =&m;5R  
  { [EK@f,iM  
  return t1 / t2; B?4Iu)bCxI  
} 5>hXqNjP2  
} ; @QE&D+NS  
{: =]J4]  
这个工作可以让宏来做: H;#C NB<e  
/h@3R[k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5yjG\ ~  
template < typename T1, typename T2 > \ w"L]?#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Az/B/BLB  
以后可以直接用 g*!1S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bve',.xH  
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 eV"Uv3  
(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。。。) *d31fBCk%  
Zh_3ydMD1  
5ka6=R(r  
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 WT}x Cni  
un}!&*+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x+v&3YF  
class unary_op : public Rettype [kMWsiZ  
  { 3E}j*lo  
    Left l; 3mL(xpT.8z  
public : lHE \Z`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R0K{wY58  
AEUR` .  
template < typename T > yE;S6 O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :k2 J &@8  
      { 0qm CIcg  
      return FuncType::execute(l(t)); h-U]?De5\  
    } qKE+,g'  
yh'*eli  
    template < typename T1, typename T2 > <v?2p{U%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y2R\SL,  
      { x@D> JG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "BIhd*K[~  
    } ]`|;ZQiD  
} ; bD?gwhAKA  
8t |?b  
WkV0,_(P  
同样还可以申明一个binary_op ft~QVe!  
'r1X6?d J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :_Iz( 2hV  
class binary_op : public Rettype u/xP$  
  { [WXcp1p  
    Left l; <RcB: h  
Right r; -h=wLYl@0i  
public : '@5 x=>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5?|y%YH;R\  
W{1l?Wo  
template < typename T > 7| `_5e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +-rSO"nc  
      { l-5O5|C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ($ gmN 4  
    } AdbTI#eY  
SJE!14|e  
    template < typename T1, typename T2 > yM7FR);  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "]q0|ZdOwH  
      { z?GtC{L9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZgmK~iJ  
    } {fY(zHC  
} ; >y$*|V}k  
=E:sEw2j  
4b}'W}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {mLv?"M]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .(s@{=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i_nUyH%b  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `%~f5<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z7 ++c<|p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 b,47 EJ}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3TN'1D ei  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Jg$ NYs.xZ  
下面是修改过的unary_op aM:tg1g  
e}s,WC2-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -CALU X  
class unary_op F*Ul#yX  
  { AjsjYThV  
Left l; SCjVzvG$yg  
  2o 7o~r  
public : I*pFX0+  
Z/;hbbG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;KG}Yr72  
sosIu  
template < typename T > .!'rI7Kz'i  
  struct result_1 Kr`.q:0GK  
  { SN`L@/I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I/gfsyfA  
} ; 7 ,Q7`}gBf  
,t|_Nc  
template < typename T1, typename T2 > w1 A-_  
  struct result_2 }IQ![T5  
  {  [geT u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |7.X)h`  
} ; "V,dH%&j  
@JOsG-VW~  
template < typename T1, typename T2 > ) }k"7"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @[1,i~H  
  { 9QkssI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *48LQzc  
} J+`gr_&  
TC ;Aj|)N  
template < typename T > [7[$P.MS{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]ed7Q3lq  
  { [?da BXS  
  return OpClass::execute(lt(t)); }}wSns  
} [mF=<G"  
{@Z*.G^  
} ; $$R- >  
8:]5H}H i  
lg@q} ]1  
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 Rb <{o8  
好啦,现在才真正完美了。 , _xJ9_  
现在在picker里面就可以这么添加了: T<RWz  
Iapzhy2l  
template < typename Right > >_X(rar0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3>^B%qg6  
  { {s?hXB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); avqJ[R  
} Xg}~\|n  
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。 t'C9;  
N9z!-y'X  
K81&BVx/  
+ Cq&~<B  
eqpnh^0}d  
十. bind ^!O2Fw  
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。 !V/p.O  
先来分析一下一段例子 X4"[,:Tw  
*C> N  
U"Z %_[*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H$&P=\8n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 By<~h/uJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g$8a B{)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 XsMETl"Av4  
我们来写个简单的。 Z3iX^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [U{RDX  
对于函数对象类的版本: 'b_SQ2+A  
*Oy%($'  
template < typename Func > eh3CVgH91;  
struct functor_trait 11JO[  
  { a0  w  
typedef typename Func::result_type result_type; 9(BB>o54r  
} ; o2LUB)=R'  
对于无参数函数的版本: <Q.-WV]Z  
`=8G?3  
template < typename Ret > fy!,cK};  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^ X<ytOd5  
  { 3N{ ZX{}  
typedef Ret result_type; ;giT[KK  
} ; K]i2$M  
对于单参数函数的版本: '9 <APUyu  
,q Bu5t  
template < typename Ret, typename V1 > uL@'Hv A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ' @j8tK  
  { oF0*X$_X  
typedef Ret result_type; +L#):xr  
} ; uTP4r  
对于双参数函数的版本: et}s yPH  
w"j[c#vM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dJZ 9mP!d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e1K{*h  
  { {>#4{D00  
typedef Ret result_type; jt",\%j  
} ; N)$yBzN  
等等。。。 $EuI2.o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [zl"G^z  
Pe7% 9  
template < typename Func > 6z+*H7Qz  
struct func_return ;#?+i`9'q  
  { BP@Lhii  
template < typename T > rW9ULS2 d  
  struct result_1 h}P""  
  { bC]GL$ph9*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p"J\+R  
} ; .{k^ tf4  
Xdc>Z\0V  
template < typename T1, typename T2 > <' b%  
  struct result_2 HoKN<w  
  { ` _]tN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wmgKh)`@_{  
} ; 0CUUgwA /  
} ; O7T wM Yh  
&k {1N.  
Yy8%vDdJO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jQ Of+ZE  
w1|YR  
template < typename Func, typename aPicker > KP!ctlP~  
class binder_1 3`m n#RM  
  { "@E(}z'sM  
Func fn; =nN&8vRH  
aPicker pk; WqRg/  
public : :+|os"  
D|!^8jHj  
template < typename T > zLLe3?8:  
  struct result_1 _ ;_NM5  
  { s&zg!~@5b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cwA+?:Ry}  
} ; p[-bu B]  
EK}f-Xei  
template < typename T1, typename T2 > l=< :  
  struct result_2 > 9wEx[  
  { fdTyY ;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nA^UF_rD-  
} ; B^uQv|m  
\)vxZ!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4]]1J L(Ka  
DcQsdeuQ  
template < typename T > *.0#cP7 "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #x|h@(y|  
  { NEh5    
  return fn(pk(t)); co!#.  
} ByPzA\;e  
template < typename T1, typename T2 > @[4Tdf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )fz<n$3|$#  
  { 3EKqXXzOB  
  return fn(pk(t1, t2)); (""1[XURQK  
} ~?n)1Vr|  
} ; r$~ f[cA  
<ib# PLRM  
y2eeE CS]  
一目了然不是么? Awad!_VdHS  
最后实现bind cC6W1K!  
G.a^nQ@e%  
|JW-P`tL0  
template < typename Func, typename aPicker > JY tM1d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pz1[ b$%  
  { 0UvN ws  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xI7; (o"  
} P=V=\T<4_  
)0JXUC e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dF%sD|<)  
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。 %Ot^G%34  
%vO b"K$X  
十一. phoenix w;(`!^xv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qwU,D6  
TY3WP$u  
for_each(v.begin(), v.end(), I)Dd"I  
( n1xN:A  
do_ ?qt>;o|Ue  
[ 8j} CP  
  cout << _1 <<   " , " 4W9#z~'  
] 5? `*i"  
.while_( -- _1), S 5Q$dAL  
cout << var( " \n " ) {uRnZ/m  
) YRYAQj/7  
); cM;& $IjCt  
^L(}cO  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;$\d^i{N  
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 m4~Co*]w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `\:9 2+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l1\/ `  
-$4#eG%3  
PXk+Vi,%k  
template < typename Cond, typename Actor > PZRm.vC)k  
class do_while gekW&tRie  
  { .h2K$(/  
Cond cd;  ajayj|h  
Actor act; ttPa[h{!  
public : mzz77i  
template < typename T > Y,kTk  
  struct result_1 UNJ]$x0  
  { x62 b=k}  
  typedef int result_type; V11Zl{uOl  
} ; zM^ux!T=  
4w:_4qyb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UJ_E&7,L  
&LO<!WKQ  
template < typename T > (ROurq"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |:s 4#3  
  { A`4j=OF\  
  do :mU,g|~55  
    { 9i8D_[  
  act(t); D84`#Xbi  
  } U<**Est  
  while (cd(t)); `<h}Ygo>k/  
  return   0 ; !+4}x;!8  
} y8Bi5Ae,+1  
} ; }MDuQP]  
->x+ p"  
gd6We)&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~\c]!%)o  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t,;1?W#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ) w.cCDL c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N?H;fK4v  
下面就是产生这个functor的类: EnJAHgRV;e  
kn_%'7  
m-lUgx7  
template < typename Actor > Cyxt EzPp  
class do_while_actor `5;O|qRq  
  { /H=fK  
Actor act; )FM/^  
public : l|`%FB^k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UB]} j^  
&_ Ewu@4  
template < typename Cond > lM C4j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BW}^n  
} ; M=$y_9#  
Cd.pMoS  
O^I~d{M 5I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,qak_bP  
最后,是那个do_ &E$jAqc  
d{@X-4k :  
Rx*T7*xg{  
class do_while_invoker L=Q- r[  
  { z]> 0A  
public : ,ijgqEN  
template < typename Actor > W$@q ~/E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *usfJ-  
  { P@:#NU[  
  return do_while_actor < Actor > (act); :cop0;X:Wm  
} pJ x88LfR  
} do_; \BaN?u)a  
'|<+QAc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |C@)#.nm[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ho2o/>Ef3  
最后来说说怎么处理break和continue Z.$ncP0s  
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。 %O;"Z`I  
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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