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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Nu7lPEM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %.  W56  
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, }\aJ%9X02  
<,Pk  
.%+y_.l  
D[p`1$E-1v  
  class filler o6)U\z  
  {  ]YKxJ''u  
public : FZ=xy[q]~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `E8D5'tt  
} ; e3]v *<bj  
d2X?^  
`]wk)50BVp  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tk!5"`9N  
J)= "Im)  
^.@F1k  
>|g(/@IO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?dAy_| zD  
7&vDx=W  
:r}C&3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wg]VG,  
Oc%W_Gb7  
g0:{{w  
zx;~sUR;  
二. 战前分析 U,7}VdO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  /J[s5{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QEc4l[^{.B  
&r1]A&  
IRT0   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZFRKzPc {V  
  /* --------------------------------------------- */ 0@kL<\u  
vector < int *> vp( 10 ); y=SVS3D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w7b\?]}@  
/* --------------------------------------------- */ WlmkM?@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); my%MXTm2  
/* --------------------------------------------- */ W?D-&X^ny  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _[$,WuG1  
  /* --------------------------------------------- */ \"6?*L|]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )_SpY\J  
/* --------------------------------------------- */ k[{ ~ eN:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~ ;ObT=  
lwm 9gka  
Y |9  
0?O$->t  
看了之后,我们可以思考一些问题: @IV,sz e  
1._1, _2是什么? qpV"ii  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 LyRW\\z2  
2._1 = 1是在做什么? I*H($ a  
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。 KRb'kW  
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。 1\-r5e; BE  
x%T.0@!8  
-.l.@  
三. 动工 Q2<v: *L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %#C9E kr  
K>G.HN@  
ry0YS\W  
x.Tulo0/  
template < typename T > ]D[\l$(  
class assignment T}59m;I  
  { "w3%BbIx  
T value; (h'Bz6K  
public : r0*Y~ KHw  
assignment( const T & v) : value(v) {} iAZbh"I  
template < typename T2 > sq?js#C5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S ^$!n,  
} ; %a']TX  
yf/i)  
_RE;}1rb,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vH/RP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i@mS8%|l  
i(> WeC+  
-`UOqjb]3  
"v/Yw'! )  
  class holder *U +<Hv`C  
  { jcHyRR1R  
public : y% O^Zm1  
template < typename T > ;.=]Ar}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -^q;e]+J  
  { gFl@A}  
  return assignment < T > (t); (C0Wty  
} Z{x)v5yh2V  
} ; /[E2+g  
b>Ea_3T/  
zxkO&DGRbN  
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;|ipK4m  
%F\.1\&eE  
  static holder _1; 7[I +1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _{$<s[S  
zwk& 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v[V7$.%5Q  
而不用手动写一个函数对象。 v2k@yxt(  
[,(+r7aB  
n;wViw  
Q" r y@ (I  
四. 问题分析 >R5A@0@d5  
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。 8Oz9 UcG  
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。 ,0{x-S0jX<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <<R2 X1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w|abaMam  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {vdY(  
\ &47u1B  
五. 问题1:一致性 Iw?*y.z|  
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?| \i+Ad@)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *Qyu QF  
&4ndi=.#rg  
struct holder (I/ iD.A  
  { ]- _ ma  
  // #}l$<7Z U  
  template < typename T > _}F _Q5)  
T &   operator ()( const T & r) const }QBL{\E!  
  { Xk\IO0GF  
  return (T & )r; =J|jCK[r  
} BS(jC  
} ; 0s79rJ  
&2S-scP  
这样的话assignment也必须相应改动: bM.$D-?dF*  
Rh#`AM`)j  
template < typename Left, typename Right > oW^>J-  
class assignment !{fu(E  
  { %J Jp/I  
Left l; c-_1tSh}  
Right r; X&IT  s  
public : LH.Gf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ix$ ^1(  
template < typename T2 > 2qojU%fiH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6l T< lzT  
} ; maeQ'Sv_&  
oY0*2~sg  
同时,holder的operator=也需要改动: t2Jf+t_B7  
c91^7@Xv  
template < typename T > %|D) U>o{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -}PE(c1%?q  
  { JY@bD:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vG7Mk8mIr  
} \Zh&[D!2  
ay|jq "a  
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。 <B>hvuCoH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w}#3 pU<<  
UBJYs{zz  
return l(rhs) = r; Nu3gkIz5z-  
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。 ?XP4kjJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D+BiclJ  
-%| ] d ;  
template < typename Tp > ;Yv{)@'Bc  
class constant_t `wZ  
  { y5F"JjQAa  
  const Tp t; Hpa6; eT  
public : `e fiX^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H\H7a.@nkF  
template < typename T > !#~KSO}zW2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Uk*(C(  
  { v_Df+  
  return t; }V*?~.R  
} `Tf}h8*  
} ; 'CSjj@3X  
_iCrQJ0"T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d2V\T+=  
下面就可以修改holder的operator=了 A+GRTwj  
\4^zY'  
template < typename T > b8Z_o N5!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FPkk\[EU  
  { 8#g}ev@|u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t- TUP>_  
} wVFa51a)yy  
ZZZ`@pXm;  
同时也要修改assignment的operator() `"PHhCG+z  
&@'%0s9g  
template < typename T2 > Z,/^lg c,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l1|*(%p?X  
现在代码看起来就很一致了。  ^#C+l  
U;TS7A3  
六. 问题2:链式操作 wN10Drc   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SvQ|SKE':  
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。 SjpCf8Z(  
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。 {[`(o 0@(  
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。 (+;D~iN`k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [[]y Q "  
-G@uB_Cs  
template < typename T > he/rt#  
struct result_1 G[]%1 _QCO  
  { #d3_7rI0V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V=p"1!(  
} ; -s!J3DB  
TB?'<hD:  
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: 0Ze&GK'Hf  
&WLN   
template < typename T > R9^vAS4t[O  
struct   ref H\n6t-l  
  { wr:W}Z@pL  
typedef T & reference; H ?9Bo!  
} ; ("ix!\1K@  
template < typename T > 38m9t'  
struct   ref < T &> W1<*9O  
  { {5D%<Te  
typedef T & reference; R-dv$z0  
} ; QI U%!9Y  
rqiH!R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: & wtE"w  
!vRN'/(Vyu  
template < typename T > |f$ws R`&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f*rub. y  
  { DJ7ak>"R  
  return l(t) = r(t); 0tL5t7/Gr  
} d }fd^x/  
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。 Sz<:WY/(x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p>\[[Md  
p/Q< VV  
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 V"(5U(v{~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -T1R}ew*t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l3BN,HNv+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u/wX7s   
最后的布局是: TCzlu#w  
                Add UJDI[`2  
              /   \ @ U"Ib  
            Divide   5 Z:,\FB_U  
            /   \ \Gk}Fer  
          _1     3 U&:-Vf~&  
似乎一切都解决了?不。 +PWm=;tcC  
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。 #y7MB6-  
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。 +PLJ  
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: #K@!jh)y^  
mt0v (  
template < typename Right > i <gt`UCO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 04=RoYMM  
Right & rt) const ^`dMjeF  
  { T,a{mi.hNR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0S;Ipg  
} t4d/%b~{:U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YGM7?o  
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。 0vDvp`ie#4  
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。 roAHkI  
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。 2B6u) 95  
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。 *^7^g!=z2  
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? % q!i  
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: ]e5aHpgR=  
@oj_E0i3  
template < class Action > F?MVQ!K*  
class picker : public Action *P7n YjG  
  { <3tf(?*,k]  
public : P8=J0&5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y]obO|AH  
  // all the operator overloaded ?P9VdS1-  
} ; `FNU- I4s  
k5tyOk  
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。 oNl-! W   
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: N;P/$  
,K6ODtw.  
template < typename Right > k5bv57@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g(s}R ?  
  { {Fyw<0 [@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s2QgR37s>  
} \8a014  
Wt!;Y,1 s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > imwn)]LR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o](ORS$~  
!IC .0I`  
template < typename T >   struct picker_maker H&F2[j$T  
  { bzZdj6>kX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @q]!C5  
} ; Bs`='w%7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oz:J.<j24Z  
  { K^GvU0\  
typedef picker < T > result; iH]0 YT.E  
} ; 1 rbc}e  
HlkjyD8  
下面总的结构就有了: &.z-itiV  
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。 54TWFDmGi  
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。 F/p1?1M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yu&\a?]\2  
至此链式操作完美实现。 FU}- .Ki  
]k1N-/  
d3T7$'l$  
七. 问题3 o!y<:CGL  
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。 AlrUfSBB  
WRAv>s9  
template < typename T1, typename T2 > <>-gQ9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M_75bU  
  { .g}Y! l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y%]g,mG  
} 93w$ck},?G  
O f-gG~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C`3fM05g  
-ECnX/ "  
template < typename T1, typename T2 > p"cY/2w:j  
struct result_2 l`0JL7  
  { ao2o!-?!t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5y0LkuRR:  
} ; ;tD?a7  
EmP2r*"rb  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }!s$ / Kn  
这个差事就留给了holder自己。 [ CU8%%7  
    55>+%@$,a  
;yZY2)L   
template < int Order > /dX,]OFm  
class holder; Ja\B%f  
template <> vl%Pg !l  
class holder < 1 > ^MT20pL  
  { \vj xCkg{  
public : =PLy^%  
template < typename T > J(XK%e[8  
  struct result_1 RhjU^,%  
  { L`^ v"W()  
  typedef T & result; \jkDRR[  
} ; F 'HYWH0?  
template < typename T1, typename T2 > 6ESS>I"su  
  struct result_2 )OGO wStz  
  { "bO]AG  
  typedef T1 & result; Qej<(:J5  
} ; 0b,{4DOD  
template < typename T > {`L,F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !:g\Fe]  
  { 1tpt433  
  return (T & )r; .N#grk)C  
} .8|5;!`WB  
template < typename T1, typename T2 > '+S!>Lqb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O,I7M?dRf  
  { hM(Hq4ed,  
  return (T1 & )r1; *O Kve  
} )7rMevF(xJ  
} ; VN@ZYSs  
R*O6Z"h  
template <> T5 BoOVgO  
class holder < 2 > VK4"  
  { z]i/hU  
public : m%OX< T!  
template < typename T > yLt?XhRlp  
  struct result_1 ]b&qC (  
  { e=Kr>~q=  
  typedef T & result; cXOb=  
} ; YjG:ECj}  
template < typename T1, typename T2 > T=cb:PD{%  
  struct result_2 nQ'AB~ Do  
  { !un_JZD  
  typedef T2 & result; pQ+4++7ID  
} ; j%*<W> O  
template < typename T > |:`gjl_Nf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P$;_YLr  
  { vnz}Pr! c  
  return (T & )r; jCt[I5"+z  
} &4L+[M{J@4  
template < typename T1, typename T2 > oX1{~lDJl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Aa%ks+1  
  { ds QGj&  
  return (T2 & )r2; fbW#6:Y  
} Wuji'sxTs  
} ; |<7nf75c}  
s|8_R;  
r\{; ~V  
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> >。 N &vQis  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C  F<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d4-cZw}+  
.aR$ou,7  
return l(i, j) = r(i, j); <H!; /p/S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B3Esfk  
P1QGfp0-J  
  return ( int & )i; RD p(Ci  
  return ( int & )j; hLLg  
最后执行i = j; JSiLG0  
可见,参数被正确的选择了。 QGd"Z lQ  
'^M3g-C[Jg  
b*qC  
K<tkNWasQ  
{R. @EFkZ  
八. 中期总结 *,__\/U98  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~ +z'pK~c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I#hzU8Cc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;tLu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {mV,bg,}~  
*YY:JLe  
-n$fh::^  
r`/tb^  
w-MnJ(r  
%!1:BQ,p,i  
九. 简化 =zW.~(c{  
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。 ;H8A"$%n~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <:BhV82l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +#y[sKa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L pdp'9>I  
  +-*/&|^等 m)?cXM  
2. 返回引用。 eJ!a8   
  =,各种复合赋值等 D8Vb@5MW  
3. 返回固定类型。 T|[ o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #| Et9  
4. 原样返回。 iPJZ%  
  operator, F/w!4,'<?5  
5. 返回解引用的类型。 .Su9fj y%  
  operator*(单目) SQbnn"  
6. 返回地址。 Nl1v*9_x  
  operator&(单目) Jk7[}Jc$  
7. 下表访问返回类型。 vg1p{^N !  
  operator[] E8Wgm 8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KArnNmJ9  
  operator<<和operator>> eESJk 14  
P A9 ]L  
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。 U(=cGA.$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -pR1xsG  
scUWI"  
template < typename Left > =X2EF  
struct value_return " U&   
  { U vOB`Vj  
template < typename T > 8a1G0HRQ  
  struct result_1 a8%/Xwr~  
  { '?k*wEu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  B9^@]  
} ; Jj'~\j  
/Et:',D  
template < typename T1, typename T2 > #3u;Ox  
  struct result_2 %zB `Sd<  
  { w]\O3'0Js  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |L7 `7!Z  
} ; (byFr9z  
} ; '5eW"HGU]`  
G?d28p',.  
z6R<*$4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *Ta*0Fr=9|  
uU>Bun  
下面我们来剥离functor中的operator() X(#G6KeZFZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @$;"nVZ4v  
M(S:&GOU  
return l(t) op r(t) 8\t~ *@"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mY3x (#I  
return op l(t) m`-{ V<(M  
return op l(t1, t2) d7tH~9GX8  
return l(t) op cX553&  
return l(t1, t2) op C sn"sf  
return l(t)[r(t)] Y] nY.5irL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qGgT<Rd~1  
Zcv1%hI  
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: e?G] fz  
单目: return f(l(t), r(t)); ?+b )=Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g(MeCoCc  
双目: return f(l(t)); 6P!M+PO  
return f(l(t1, t2)); mg*[,_3q33  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vo"\nj  
\ey3i((L  
struct meta_divide t*^Q`V wQ  
  { +B%ZB9  
template < typename T1, typename T2 > ;e_n7>'#%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^'C1VQ%  
  { ; eq^m,oz  
  return t1 / t2; )}7rM6hv  
} }S$]MY,*  
} ; Wgdij11e  
j#0@%d  
这个工作可以让宏来做: &B7X LO[  
q?{wRBVVB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0\Qqv7>  
template < typename T1, typename T2 > \ hn-9l1~!h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TgVvp0F;  
以后可以直接用 m Fwx},dl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qv=i eU  
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 "wTA9\  
(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。。。) $GYcZN&  
ep Eg 6   
W)?B{\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hO@'WoniW  
_bn*B$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p^A9iieHp=  
class unary_op : public Rettype 4r5?C;g  
  { zN {'@B  
    Left l; y}5H<ZcXA  
public : < ppg$;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >c?Z.of  
F%t`dz!L  
template < typename T > r+;op_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c Q|nL  
      { /A4zR  
      return FuncType::execute(l(t)); 4E}/{1  
    } tD.md _E  
|28z4.  
    template < typename T1, typename T2 >  =h\,-8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;dNKe.`Dg  
      { cRK1JxU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7g cr$&+e  
    } JV Fn=Mw  
} ; _1 f!9ghT\  
P|_>M SO1'  
! &Vp5]c  
同样还可以申明一个binary_op ,[%KSyH  
|#Bz&T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G@ XKE17  
class binary_op : public Rettype ]i)m   
  { ,n}X,#]  
    Left l; xg k~y,F  
Right r; lphQZ{8  
public : a1_7plg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \IbGNV`q  
g>A*kY  
template < typename T > 3G dWq*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WrQe'ny  
      { c%yhODq/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %,E\8{I+  
    } 7 /w)^&8  
c=K . |g,  
    template < typename T1, typename T2 > >&7K|$y.J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (4L XoNT  
      { UYn5Pix  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Iw6oG  
    } <<W{nSm#  
} ; D$d8u=S  
+6-c<m|  
nxkbI:+t  
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 H[UV]qO,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -uXf?sTV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D.9qxM"Z>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W~z 2Q so  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +hI:5(_  
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。。。 Va"Q1 *"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fgK1+sW  
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) Pk!RgoWF  
下面是修改过的unary_op Tz[ck 'k  
[QEV6 S]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \wEHYz  
class unary_op c"Ddw'?e  
  { $n\{6Rwb  
Left l; OOn{Wp  
  ov*?[Y7|~  
public : U}<5%"!;  
E*'sk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kAA1+rG  
:*Lr(-N-  
template < typename T > DJvmwFx  
  struct result_1 ]1h W/!  
  { "`qmeZ$rg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D^8]+2r  
} ; S=B?bD_,c  
,$s NfW  
template < typename T1, typename T2 > M?l/_!QB  
  struct result_2 z{Z4{&M  
  { \ :To\6\Ri  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .R'<v^H  
} ; ,RjE?M%  
)voJq\Y)%  
template < typename T1, typename T2 > S-l<+O1fy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q#B=PZ'NA  
  { Ut.%=o;&[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /.P9n9  
} 9.u}<m  
4zyN>f|  
template < typename T > _ p%=RIR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uF,F<%d  
  { "159Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); wV8_O)[  
} 3m%oXT  
C+o1.#]JM  
} ; n-zAkKM  
T%74JRQ  
]!CMo+  
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 O(x1Ja,&  
好啦,现在才真正完美了。 1T&NU  
现在在picker里面就可以这么添加了: )` ~"o*M  
Y;2WY 0eq  
template < typename Right > $eHYy,,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }C-K0ba7  
  { LCBP9Rftvd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U9"g;t+/   
} FM$$0}X  
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。 jN))|eD0x  
{txW>rZX  
(D2G.R\pr  
S$#"bK/p^  
t5O '7x  
十. bind ?APzb4f^W  
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。  FZL"[3  
先来分析一下一段例子 DO*rVs3'p[  
M3q%(!2  
kU :ge  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R !&9RvNw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xqm-m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T.bn~Z#f  
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。 x[u4>f  
我们来写个简单的。 hTfq>jIB_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lw+54lZX|  
对于函数对象类的版本: ob3)bI oM  
_[)f<`!g_V  
template < typename Func > Hk&op P9)  
struct functor_trait |D*a"*1+A  
  { wrP3:!=  
typedef typename Func::result_type result_type; mVXwU](N  
} ; 74_':,u;]~  
对于无参数函数的版本: }%75 Wety  
z)%Ke~)<\@  
template < typename Ret > S\76`Ot  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u~rPqBT{d3  
  { <JUumrEo  
typedef Ret result_type; c,>y1%V*S{  
} ; {L'uuG\9U  
对于单参数函数的版本: 3~q#P   
B*Z}=$1j  
template < typename Ret, typename V1 > osM[Xv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &=f] a  
  { ,FIG5-e,}  
typedef Ret result_type; 'p_|Rw>  
} ; u.yYE,9  
对于双参数函数的版本: oUl0w~Xn  
tt&#4Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `d c&B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g)!d03Qoy  
  { \jmT#Gt`9  
typedef Ret result_type; ?,}:)oA_  
} ; z`H|]${X  
等等。。。 - +<ai  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h\T}$jgfWm  
PGd?c#v#  
template < typename Func > !w1 acmo<_  
struct func_return >//yvkZ9,  
  { M{z&h>  
template < typename T > &3Y"Zd!  
  struct result_1 _xsHU`(J#  
  { OYyF*F&S[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :(Ak:  
} ; HXm&`  
3>>Ca;>$  
template < typename T1, typename T2 > KzZfpdI92  
  struct result_2 n\GN}?4  
  { x)R1aq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y(<+=  
} ; '}l7=r   
} ;  o,rK8x  
<=~*`eWV  
t/lQSUip  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -{2Vz[[  
XqLR2 d  
template < typename Func, typename aPicker > ,UYe OM2Ao  
class binder_1 h[bC#(  
  { `#*`hH8  
Func fn; "M;[c9  
aPicker pk; &t U&ZH  
public : {3T&6LA  
[_`<<!u>-  
template < typename T > AvVPPEryal  
  struct result_1 v65]$%F?  
  { lFp:F5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vYybQ&E/  
} ; FwE<_hq//  
v4qpE!W27~  
template < typename T1, typename T2 > :x,dYJm  
  struct result_2 dUQ )&Hv  
  { %H[~V f?d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e/uLBZ  
} ; }#q0K  
DzbcLg%:W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `z^50Vh|  
hwQrmVwvP  
template < typename T > PYwGGB-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Akh/pb  
  { ,Yn$X  
  return fn(pk(t)); >Qqxn*O  
} !'C8sNs  
template < typename T1, typename T2 > n5 <B*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]k$:sX  
  { qgs:9V xF  
  return fn(pk(t1, t2)); $azK M,<q  
} EK Ac>g  
} ; \'r;1W  
'=H3Y_{oO  
3, 3n  
一目了然不是么? i# fvF)  
最后实现bind HJ!!"  
_}gfec4o  
eNK6=D|  
template < typename Func, typename aPicker > peew <SX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WOeG3jMz?  
  { hltUf5m'b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9.:&u/e  
} B~E>=85z  
NxzAlu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 24po}nrO  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sDvy(5  
cJ>^@pd{  
十一. phoenix tiy#b8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r3Kx  
/g1;`F(MS/  
for_each(v.begin(), v.end(), ~<}?pDA}~  
( o{' J O3  
do_ /eBcPu"[Vb  
[ ? <w[ZWytm  
  cout << _1 <<   " , " 'JO}6 ;W  
] |fb*<o eT  
.while_( -- _1), *&5./WEOH  
cout << var( " \n " ) C,8@V`  
) g2vt(Gf;  
); mC$ te  
?es9j]  
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: @7t*X-P.;-  
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 4<- E0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l}FA&c"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W6)XMl}n  
Gx|/ Jq  
#4AqWyp#f  
template < typename Cond, typename Actor > ivSpi?   
class do_while ?btX&:j2P  
  { ti<;>P[4  
Cond cd; AHT(Z~ C  
Actor act; b%X<'8 z9Z  
public : bWZ oGFT  
template < typename T > u$ vLwJ|o  
  struct result_1 :4>LtfA  
  { @sRb1+nn  
  typedef int result_type; ?i\$U'2*z3  
} ; }5d|y*  
:2lM7|@/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EkOn Rm_hn  
dCWq~[[  
template < typename T > T2to!*T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _AiGD  
  { i7?OZh*f  
  do 4)9Pgp :  
    { { !t6& A  
  act(t); OYOczb]  
  } BO 3z$c1yU  
  while (cd(t)); ^C8f(  
  return   0 ; W,%qL6qV  
} zB"y^g  
} ; 3P*"$fH  
rY"EW"y  
'l1cuAP!+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). InG<B,/W?  
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。 [5]* Be  
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。 Ct0%3]<J  
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。 j2|UuWU  
下面就是产生这个functor的类: Iy2AJ|d.  
I^QB`%v5  
%"3tGi:/  
template < typename Actor > AVp"<Uv  
class do_while_actor =Q8$O 2TW  
  { YY$O"!."  
Actor act; hw&~OJeo  
public : tY?evsVgz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6}_J;g\|  
Bn Nu/02.=  
template < typename Cond > ]Wc 2$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \U?{m)N  
} ; A:?w1"7gT  
^p~3H  
(!<G` ;}u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .a|ROjd!  
最后,是那个do_ XOzZtt  
n{E + r  
1gH>B5`  
class do_while_invoker Byns6k  
  { 'L6+B1Op  
public : Z15b'^)?9  
template < typename Actor > Rx4O?7;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L;' v,s  
  { \fC}l Ll  
  return do_while_actor < Actor > (act); .7H* F9  
} `"|u NVn  
} do_;  ePI)~  
x{{ZV]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;7yt,b5&C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B=2f-o  
最后来说说怎么处理break和continue +'D #VG  
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。 _MGhG{p7t  
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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