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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cp7Rpqg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fhZD#D  
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, T m0m$l  
BejeFV3  
7Ed6o  
T]tG,W1>i  
  class filler [:!D.@h|  
  { hVAP )"5  
public : ^K K6 d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a:(.{z?nM  
} ; s1eGItx[w  
?!J{Mrdn  
9"YOj_z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: S%7^7MSqA  
BiUOjQC#  
,!RbFME&H  
nUL8*#p-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SH/KC  
StP7t  
FM3DJ?\L-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =A,6KY=E  
}I\hO L  
62 biOea  
u-a*fT  
二. 战前分析 ;(0E#hGN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +h$) l/>:  
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 J\@yP  
/k(KA [bS  
uZ-yu|1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b'N(eka  
  /* --------------------------------------------- */ 9cu0$P`}5  
vector < int *> vp( 10 ); iJza zQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CR-6}T   
/* --------------------------------------------- */ d+Vx:`tT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vbeYe2;(  
/* --------------------------------------------- */ CmNd0S4v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $~V,.RD  
  /* --------------------------------------------- */ s4RqMO5eI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DJv;ed%x  
/* --------------------------------------------- */ ly<1]jK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ed%8| M3  
5 ap~;t  
,h'q}5  
XujVOf  
看了之后,我们可以思考一些问题: j zaC  
1._1, _2是什么? }?pY~f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sz'IGy%  
2._1 = 1是在做什么? Z2]ySyt]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 94umk*ib  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4wZ{Z 2w  
eUyQSI4A  
f*VBSg[`  
三. 动工 U`D.cEMfH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8\BCC1K  
*;~*S4/P   
i>n.r_!E  
l@8UL</W  
template < typename T > HCh;Xi  
class assignment K; 7o+Xr  
  { (LW4z8e#  
T value; L-  -  
public : b5hJaXJN  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kp +Lk  
template < typename T2 > (Yzy;"iAu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %E95R8SL  
} ; :GU6v4u  
I<q=lK  
s }]qlg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >9o(84AxIH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [Yx)`e  
X]J]7\4tF\  
bqwQi>^Cw  
| fMjg'%{}  
  class holder m@hmu}qz-  
  { qW57h8M  
public : mJ=3faM  
template < typename T > =qY!<DB[L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /P*mF^Y  
  { #"^F:: b-  
  return assignment < T > (t); SMr ]Gf.  
} i2ap]  
} ; -9XB.)\#  
VtX9}<Ch~  
#On EQ:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: x.rOP_rs  
m>C}T  
  static holder _1; 6&p I{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Yx21~:9}  
M{U{iS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~Qzb<^9]  
而不用手动写一个函数对象。 W+[XNIg5   
Ca[H<nyj  
O2|[g8(_F  
MB9tnGO-Q  
四. 问题分析 \atztC{-L>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BlF]-dF\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =HT:p:S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GY@-}p~it  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L-}>;M$Y)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 adG=L9 "n  
bT|N Z!V  
五. 问题1:一致性 <}~`YU>=v  
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?| H6ff b)&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8r^~`rL  
;[*jLi,uc  
struct holder @1#QbNp#  
  { /"A)}>a  
  // S/}6AX#F4  
  template < typename T > 8}m bfu o1  
T &   operator ()( const T & r) const :3k&[W*  
  { o8+ZgXct  
  return (T & )r; VeixwGZ.  
} )3_I-Ia  
} ; z4f\0uQ  
Qp{gV Ys  
这样的话assignment也必须相应改动: 8*rd`k1 |g  
ng]jpdeA  
template < typename Left, typename Right > 2|vArRKt  
class assignment w ^ v*1KA&  
  { ViV"+b#gu  
Left l; t+'|&b][Qi  
Right r; c@RMy$RTF  
public : $x,?+N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +NGjDa  
template < typename T2 > acuch  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (pBOv:6  
} ; oQgd]| v  
y5_`<lFv  
同时,holder的operator=也需要改动: x`@!hJc:[e  
cE}R7,y  
template < typename T > z?$F2+f&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YfBb=rN2s  
  { *vn^ W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l4+!H\2  
} ^06f\7A  
<rUH\z5cP  
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@ Du(_n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V5y8VT=I  
JzD Mx?  
return l(rhs) = r; v.,|#}0 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。 S pxkB!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ov1$7 r@  
mA|&K8H  
template < typename Tp > Bq~!_6fB  
class constant_t 0z) 8i P  
  { 'Eds0"3  
  const Tp t; >$,A [|R  
public : 1{N73]-M:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ' N$hbl  
template < typename T > q[4{Xh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \F]X!#&+  
  { )(~s-x^\z@  
  return t; [Nb0&:$ay  
} `n%uvo}UT  
} ; '>[l1<d!G  
CW*Kd t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]H8CVue  
下面就可以修改holder的operator=了 CZB!vh0  
Qs2 E>C  
template < typename T > mm-!UsT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9"Vch;U$  
  { E"!I[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Xd%c00"U  
} =}N&c4I[j  
[+0rlmB  
同时也要修改assignment的operator() 68ce+|  
^'EeJN  
template < typename T2 > :uhU<H<,f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K_/8MLJQ  
现在代码看起来就很一致了。 rU?sUm,ch  
4\'1j|nS[  
六. 问题2:链式操作 PI{;3X}9$,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;J|sH>i  
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。 JmDi{B?  
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。 j^ L"l;m  
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。 MhMY"bx8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E$5)]<p! <  
dQ6:c7hp>D  
template < typename T > |J: n'}  
struct result_1 4;anoqiG\  
  { M@$}Og  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /DOV/>@5%  
} ; om%L>zfB  
~(E.$y7P  
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: y]|Hrx  
~jdvxoX-  
template < typename T > lej-,HX  
struct   ref #clOpyT*  
  { ACQc 0:q  
typedef T & reference; RlH|G  
} ; *?|LE C  
template < typename T > \]Nlka  
struct   ref < T &> VC%{qal;q  
  { ~R7F[R  
typedef T & reference; SMHQo/c r  
} ; MD(?Wh  
[J0f:&7\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nY(>|!  
F?!P7 zW  
template < typename T > yWI30hW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S/ YT V  
  { #CKPNk c  
  return l(t) = r(t); 6H+'ezM  
} W;~ f865  
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。 %@/"BF;r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +/u)/ey  
E`#m0Q(8  
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 RLBeti>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x*}41;j}C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wf47Ulx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A*d Pw.  
最后的布局是: }j=UO*|  
                Add &)UZ9r`z  
              /   \ oNW.-gNT  
            Divide   5 uSnG=tB  
            /   \ uw'>tb@  
          _1     3 { Ju  
似乎一切都解决了?不。 }yQ&[Mt  
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。 0#\K9|.  
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。 ra87~kj<  
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: |wF_CZ*1  
KGsS2  
template < typename Right > P#^-{;Bu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5u/dr9n  
Right & rt) const R]{zGFnx  
  { \o-9~C\c*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r\#_b4-v3h  
} ZJL8"(/R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _v~c3y).  
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。 +ucj>g1(#  
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。 G- _h 2  
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。 #G</RYM~m  
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。 E P1f6ps  
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? #cHH<09 rl  
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: ?'RB)M=Og7  
2~`lvx  
template < class Action > MNC=r?  
class picker : public Action @bPR"j5D  
  { /j7e q  
public : &j}08aK%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -PfBL8  
  // all the operator overloaded L7kNQ/  
} ; 0L->e(Vf7u  
8 $5 y]%!  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 uD'yzR!]+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :/rl \woA>  
\"]KF8c^_  
template < typename Right > dO?zLc0f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &,v- AL$:Q  
  { 8'K~+L=}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kSW=DE|#}  
} PjwDth A1  
pm2-F]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?L K n  
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。 'SW%EVB  
w!/\dqjv  
template < typename T >   struct picker_maker I |PEC-(  
  { BE0Ov{'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q!9  
} ; n8p vzlj1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WdWMZh  
  { |Do+=Gr$t@  
typedef picker < T > result; P}`|8b1W  
} ; PL/g@a^tY  
&7\=J w7w  
下面总的结构就有了: h.Y&_=Gc  
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。 ddTsR  
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。 lF*}l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rt rPRR\:"  
至此链式操作完美实现。 %>p[;>jW  
HbI'n,+  
&9+]{jXF  
七. 问题3 x5w5xw  
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。 g 2LY~  
2Kkm-#p7  
template < typename T1, typename T2 > !Y8+ Z&^2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GyC/39<P  
  { F_U9;*f]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IZ/PZ"n_(  
} Gye84C2E=  
I`~Giz7@  
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: ^ABt g#  
>^=;b5I2K  
template < typename T1, typename T2 > $#z-b@s=B  
struct result_2 %K`th&331  
  { H]P*!q`Ko  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @Ojbu@A  
} ; QGCg~TV;  
Af" p:;^z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v~*Co}0OB  
这个差事就留给了holder自己。 ~xa yGk  
    1^ijKn@6  
a Xn:hn~O  
template < int Order > AqA.,;G  
class holder; >]L\Bw  
template <> C3K":JB  
class holder < 1 > !V'~<&  
  { }ed{8"bj  
public : .9u0WP95  
template < typename T > UVd ^tg  
  struct result_1 /n2qW.qJ>  
  { Z<jC,r  
  typedef T & result; \wKnX]xGf  
} ; M=M~M$K  
template < typename T1, typename T2 > [;C|WTYSL  
  struct result_2 o5E5s9n  
  { S`Xx('!/|  
  typedef T1 & result; 4wkmgS  
} ; mP] a}[  
template < typename T > cq`!17"k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uv&4 A,h  
  { h ^.jK2I  
  return (T & )r; O[|_~v:^  
} j0b>n#e7  
template < typename T1, typename T2 > kt# t-N;}x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8U%y[2sT  
  { S"cim\9xP  
  return (T1 & )r1; zcy`8&{A<?  
} Pil_zQ4  
} ; o?g9Grk  
}*P?KV (  
template <> h:AB`E1  
class holder < 2 > -l~+cI\2  
  { #Q1 |]  
public : @iU(4eX  
template < typename T > ^H!45ph?Jc  
  struct result_1 qoP /` Y6  
  { ]i/Bq!d l  
  typedef T & result; Q-?6o  
} ; m@y<wk(  
template < typename T1, typename T2 > ;lQ>>[*  
  struct result_2 !{?<(6;t  
  { KJ7-Vl>  
  typedef T2 & result; KTE X]  
} ; Hva/C{Y  
template < typename T > P9o=G=i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ck:+F+7_v  
  { tH(g;flO)  
  return (T & )r; cl'wQ1<:   
} Ie[DTy  
template < typename T1, typename T2 > [7\x(W-:@>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mt*V-`+\  
  { S "/-)_{  
  return (T2 & )r2; [NK&s:wMk  
} 0}"'A[xE  
} ; Db*&'32W  
uE}$ZBi q  
\b}%A&Ij  
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> >。 G+t=+T2m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &bigLe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !E6Q ED"  
t pa<)\7KJ  
return l(i, j) = r(i, j); RBLOc$2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [ut[W9  
txiX1o!/L  
  return ( int & )i; O Cn  ra  
  return ( int & )j; U Z1Au;(|  
最后执行i = j; -' =?Hs.  
可见,参数被正确的选择了。 _`. Q7  
!tSh9L;<O  
d+nxvh?I8  
c=D~hzN  
 L+CPT  
八. 中期总结 oS~;>]W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Fd#Zu.Np  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {TvB3QOsj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (v&iXD5t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r)Ja\ ;  
VHG}'r9KC%  
|_hIl(6F5N  
M[C)b\  
<b?$-Rx  
#itZ~tol  
九. 简化 =imJ0V~RW  
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。 /i{V21(%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^mouWw)a_  
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: TPYh<p#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J$d']%Dwb  
  +-*/&|^等 !AG {`[b  
2. 返回引用。 f VJWW):  
  =,各种复合赋值等 - LB}=  
3. 返回固定类型。 WtC&Qyuq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (|pM^+  
4. 原样返回。 RN$>!b/  
  operator, 5n[''#D  
5. 返回解引用的类型。 k\r^GB  
  operator*(单目) 5z:#Bl-,L  
6. 返回地址。 %a]Imsm  
  operator&(单目) iz0:  
7. 下表访问返回类型。 CaVVlL  
  operator[] i7e_~K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ltKMvGEF  
  operator<<和operator>> EeGTBVms  
vnS8N  
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。 6ld /E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j.[W] EfL~  
/6Kx249Dw  
template < typename Left > 0lOR.}]q  
struct value_return cdN=HM~I  
  { )iJv?Y\]  
template < typename T > xz~Y %Y|Z  
  struct result_1 av_ +M;G  
  { .#Z"Sj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _T_} k:&X  
} ; ght3#  
y8Rq2jI;(e  
template < typename T1, typename T2 > HBZ6Pj  
  struct result_2 dkeMiL m  
  { Ko)f:=Qo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7EVB|gTp  
} ; bn7g!2  
} ; nb ?(zDJ8  
cI&XsnY  
Gzs$0Ki=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sY1.z5"Mm  
4_# (y^9  
下面我们来剥离functor中的operator() K & %8w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -!V{wD3,B  
8c>xgFWp9  
return l(t) op r(t) Vt,P.CfdC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zZP/C   
return op l(t) 5#y_EpL"  
return op l(t1, t2) Zy.3yQM9i  
return l(t) op B*9?mcP\  
return l(t1, t2) op u\"/EaQ{  
return l(t)[r(t)] `2]TPaWGh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /} h"f5  
h6}rOchj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]]e>Jym  
单目: return f(l(t), r(t)); xSDTO$U8%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xtloyph  
双目: return f(l(t)); 2H`>Kj  
return f(l(t1, t2)); 3d,:,f|h  
下面就是f的实现,以operator/为例 #hk5z;J5  
Q3Y(K\  
struct meta_divide dkqyn"^  
  { c?KIHZ0  
template < typename T1, typename T2 > #<s"?Y%-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ] g8z@r"b  
  { ML0_Uc3en  
  return t1 / t2; 'ka$@,s:  
} t,Q"Pt?  
} ; qe22 kE#  
bR;.KC3C  
这个工作可以让宏来做: G_zK .N   
ZAn9A>5_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t/3HX]B_  
template < typename T1, typename T2 > \ $sUn'62JlU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,gM:s}l!dJ  
以后可以直接用 YQWq*o^:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .8GXpt^U(  
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 "d /uyS$6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) < +k dL  
'4,IGxIq  
-%Rbd0gVH\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 awjAv8tPO!  
}Oqt=Wm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kB%.i%9\\  
class unary_op : public Rettype }8s&~f H  
  { _g-0"a{-  
    Left l; ]h=5d09z  
public : @= =)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n&DBMU  
EXwU{Hl  
template < typename T > j)#yyK{k2s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7j29wvSp5  
      { @1' Y/dCyD  
      return FuncType::execute(l(t)); EWY'E;0@5  
    } ZE= Yn~XM  
*xITMi  
    template < typename T1, typename T2 > g++-v HD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EEo I|  
      { _%23L|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Mz86bb^J  
    } VvT7v]  
} ; iXWB  
Ix<!0! vk  
UoUQ6Ij  
同样还可以申明一个binary_op TtH!5{$s  
>_G'o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2E`mbT,v&  
class binary_op : public Rettype =''b`T$  
  { 2\1bQ q\  
    Left l; B =7maYeU  
Right r;  cV_-Bcb  
public : JIHIKH-#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bk^o$3#  
F S$8F  
template < typename T > ^~6gkS }  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iq^;csyKb  
      { Koj9]2<0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B !wr}]  
    } 4%|r$E/TQ  
n)z:C{  
    template < typename T1, typename T2 > 2?v }w<Ydl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FjLMN{eH/  
      { 3N|6?'m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E@#<p-@~  
    } A)Rh Bi  
} ; |`s:&<W+kp  
Q1x15pVku/  
D;jbZ9  
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 s:(z;cj/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'KT(;Vof  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _OS,zZ0  
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。 ^".6~{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SJlE!MK  
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。。。 +_u~Np  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^4'!B +}F  
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) E7_OI7C  
下面是修改过的unary_op '#e T  
{E7STLQ_%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  qmenj  
class unary_op ?Zk;NL9  
  { pd & HC  
Left l; Li$2 Gpc/  
  0&b;!N!vJ  
public : N8x.D-=gG  
fO .=i1 E}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B@VAXmCaoV  
6`bR' 0D  
template < typename T > ]*Q,~uV^|  
  struct result_1 u8`S*i/)m  
  { ,'9R/7%s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4HX;9HPHE<  
} ; UI%4d3   
K{V.N</  
template < typename T1, typename T2 > 9?~6{!m_9  
  struct result_2 4x3 _8/=  
  { @A(jo32  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C5$?Y8B3  
} ; vy2"B ch  
fakad#O  
template < typename T1, typename T2 > t5u#[*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wu &lG!#  
  { bNiJ"k<pN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r4fg!]J ;  
} )0"T?Ivp]  
U@{>+G[  
template < typename T > 7^mQfQv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ap;^ \5  
  { <*-8E(a  
  return OpClass::execute(lt(t)); pG"h ZB3)  
} AZA5>Y  
@$ lX%p>  
} ; g jzWW0C  
Dhfor+Epy  
 6pfkv2.}  
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 'Ffvd{+:8  
好啦,现在才真正完美了。 7~'%ThUb$-  
现在在picker里面就可以这么添加了: LnN:;h  
B., BP  
template < typename Right > 3Co1bY:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Msfxce  
  { HDKY7Yr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Fp [49  
} %}Y&qT?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 QD%6K=8Q  
>!{8)ti  
w^YXnLLJG  
6E:H  
/C5py&#-I  
十. bind bn5O2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qt/6o|V  
先来分析一下一段例子 PMW@xk^<Y  
>K1e=SY  
VGu(HB8n#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .;.Zbhm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P4c3kO0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8>D*U0sNl  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B,%KvL&xMX  
我们来写个简单的。 OL:hNbw'~T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !?Y71:_!  
对于函数对象类的版本: 7!FiPH~kM  
TBba3%  
template < typename Func > a2i:fz=[  
struct functor_trait jsr)  
  { :`"- Jf  
typedef typename Func::result_type result_type; R!WDQGR(2  
} ; NLYf   
对于无参数函数的版本: x2aG5@<3  
-f1}N|hy  
template < typename Ret > ;X0uA?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;:ZD<'+N  
  { qQO*:_ezzk  
typedef Ret result_type; <S6?L[_  
} ; hN gT/y8  
对于单参数函数的版本: !W0JT#0  
7.g,&s%q  
template < typename Ret, typename V1 > \u[5O@v#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !8W0XUqh+  
  { _^zs(  
typedef Ret result_type; \yxGE+~P  
} ; 3webAaO  
对于双参数函数的版本: R[fQ$` M  
},Grg~l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G{Ju2HY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0Q,Tcj  
  { gSyBoY  
typedef Ret result_type; $#W^JWN1  
} ; TlX:05/V8  
等等。。。 ]VtP7 Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ) .' + {  
*8yC6|wL?  
template < typename Func > q D=b+\F  
struct func_return  CWYOzqf  
  { qt"6~r!  
template < typename T > vk(I7  
  struct result_1 7M5H vG#w%  
  { a\Gd;C ^`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D+jvF  
} ; :P+7ti@  
f4NN?"W)  
template < typename T1, typename T2 > vS3Y9|-:  
  struct result_2 V$Oj@vI  
  { U7f o4y1}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _+7P"B|\  
} ; mL'A$BR`  
} ; QyZ' %T5J  
XH/!A`ZK  
r;H#cMj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `022gHYv  
_,UYbD\[J}  
template < typename Func, typename aPicker > 6U%d3"T  
class binder_1 1<lf o^B  
  { 2\+N<-(F5  
Func fn; 2.v`J=R  
aPicker pk; $M4_"!  
public : 2_?VR~mA#  
}XpZgd$  
template < typename T > ,+gtr.  
  struct result_1 K]7[|qf&   
  { r~fnK%|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )qFqf<:yc  
} ; FJ?]|S.?,  
<veypLi"R  
template < typename T1, typename T2 > HTMo.hr  
  struct result_2 \Ov~ t  
  { c5O8,sT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |q\i, }  
} ; cSG(kFQ  
> #9 a&O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BrzTOkeyG  
J<Ki;_=I  
template < typename T > |gINB3L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bqk+ne  
  { t0P_$+w.>  
  return fn(pk(t)); Y(K`3? A  
} 55y{9.n*  
template < typename T1, typename T2 > -JFW ,8=8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q9InO]s&~=  
  { <&)zT#"  
  return fn(pk(t1, t2)); t 0p  
} QAY:H@Gt:  
} ; +G7[(Wz(z  
7suT26C  
j-FMWEp  
一目了然不是么? JPgFTr  
最后实现bind #E<~WpP  
Cgf4E{\U!  
,,)'YhG(  
template < typename Func, typename aPicker > $!z.[GL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ze[\y(K!  
  { Jk{v (W#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4wa3$Pk  
} .6bo  
0 EA3> $;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G[OJ <px  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qk0cf~ gz  
c@4$)68  
十一. phoenix 2t{Tz}g*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XZ8]se"C  
6KN6SN$  
for_each(v.begin(), v.end(), zd F;!  
( e-lc2$o7{  
do_ !I91kJt7  
[ 0YoV`D,U  
  cout << _1 <<   " , " R7FI{ A  
] u-V( 2?  
.while_( -- _1), _l,-S Qgj  
cout << var( " \n " ) g^i\7'  
) M$6; &T  
); -G=.3 bux  
x&EMg!  
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: ;MlPP)*k  
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 ; =*=P8&5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Uhyf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cN\_1  
@XcrHnH9  
Ggv*EsN/cC  
template < typename Cond, typename Actor > %Z*)<[cIE0  
class do_while KXWz(L!1  
  { v`6vc)>8  
Cond cd; !l6ht {  
Actor act; uOd1:\%*  
public : 0+w(cf~6  
template < typename T > gh^w !tH3  
  struct result_1 3 "Qg"\  
  { ?TmVLny  
  typedef int result_type; -|=)  
} ; -`t9@1P> =  
e?]HNy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *r!qxiY= r  
3z"%ht~;  
template < typename T > : 'jVA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 87+u` ~  
  { Dx9k%G)!  
  do Zu2 $$_+L  
    { jz\>VYi(7  
  act(t); 6hXh;-U  
  } 6_g6e2F  
  while (cd(t)); {e., $'#  
  return   0 ; `sd H q  
} V*@&<x"E  
} ; ZHj7^y@P  
2xBh  
7p{uRSE4._  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OO,%zwgt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kmu7~&75  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .n?i' 8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 D@ @"w+  
下面就是产生这个functor的类: J10&iCr{r*  
iqsR]mab  
mQK3YoC)  
template < typename Actor > kpQN>XV#  
class do_while_actor OE}c$!@  
  { ,wyEo>>4)  
Actor act; wDBU+Z  
public : m?;/H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b%VZPKA;  
,}I m^~5  
template < typename Cond > zYftgH_o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +)_DaL E  
} ; :8?l=B9("g  
/6 y;fx  
V[7D4r.j  
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\.{(,;kp  
最后,是那个do_ x Y}.mP  
gN<J0c)  
Scmew  
class do_while_invoker /-=h|A#Kh  
  { V.ae 5@;  
public : HisH\z/i5)  
template < typename Actor > Enp;-wG:-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7--E$ !9O,  
  { +.*=Fn22  
  return do_while_actor < Actor > (act); )R"UX:Q>  
} =:H EF;!  
} do_; `2q]ju  
bGlr>@;-r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (!Fu5m=<8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~P*{%=a  
最后来说说怎么处理break和continue Ve40H6 Ox  
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。 ]2iEi`"[  
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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