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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *FgJ|y6gk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ya4?{2h@+  
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?712=9  
):6 -  
{E,SHh   
Iz\1~  
  class filler Z>A{i?#m  
  { -$4kBYC l+  
public : -6EK#!+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H/cTJ9zz  
} ; h_ ! >yK  
Q .RO  
d!{7r7ob\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :\}U9QfCw  
#1Z7&#R/  
-l*A  
\aSz2lxEHn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZCiY,;c  
oKKz4  
)+~E8yK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9Vh_[^bR  
.)PqN s:  
CvTwBJy1  
`^8*<+  
二. 战前分析 |XcH]7Ai"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l)@:T|)c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lmFA&s"m  
F1u)i  
#\FT EY!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q-('5a19J  
  /* --------------------------------------------- */ :1<~}*B@{  
vector < int *> vp( 10 ); M9"Sgb`g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3VP$x@AV  
/* --------------------------------------------- */ J|j;g!fK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M<oA<#IW  
/* --------------------------------------------- */ xdF guV8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); , {<Fz%  
  /* --------------------------------------------- */ ToU.mM?f^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #8?^C]*{0  
/* --------------------------------------------- */ };SV!'9s?~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YOw?'+8  
:EB,{|m  
"3y}F  
k,_i#9 X  
看了之后,我们可以思考一些问题: `jW 4H$D  
1._1, _2是什么? ba&o;BLUy  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;QPy:x3  
2._1 = 1是在做什么? {8m1dEC^@Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 euZ(}+N&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 l{EU_|q  
VD;j[~/Z  
C_-E4I Z)  
三. 动工 gM, &Spn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QMb^&?;s  
5b fb!7-[i  
5c;En6W  
AN10U;p/O  
template < typename T > Mo|yv[(K ,  
class assignment jsWX 6(=  
  { YN^jm  
T value; oFyeH )!  
public : P`2&*2,  
assignment( const T & v) : value(v) {} >EBC 2WJ  
template < typename T2 > K -E`y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DB8s  
} ; 1f;or_f#k?  
UPO^V:.R4  
)*HjRTF6G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3kw}CaZ6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o*;2mFP  
B(Y.`L? %E  
0BXs&i-TP5  
?pKN'`  
  class holder Oxj(g;}  
  { *H*\gaSh  
public : F(0Z ]#+  
template < typename T > u_Zm1*'?B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 85C#ja1&  
  { 5G oK"F0i  
  return assignment < T > (t); -mC:r&Y>[  
} d#7]hF  
} ; w`Xg%*]}  
^BNp`x;;`  
#NM JZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: m+7`\|`jQ  
q\_DJ)qpn  
  static holder _1; <i7agEdZD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `U#Po_hq  
kxy]vH6m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); id4]|jb  
而不用手动写一个函数对象。 qm}\?_  
5% 'S  
V^vLN[8_\  
g z`*|h  
四. 问题分析 z+Z%H#9e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qAORWc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,5kvn   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xv&S[=Dt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oB}K[3uB:t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %t{Sb4XZ4k  
^\{J5  
五. 问题1:一致性 ~zj"OG"zOw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c _p[yS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o oDdV >  
O&=KlnI:  
struct holder }bCK  
  { uDI}R]8~  
  // .xo_}Vw  
  template < typename T > 59~FpjJ  
T &   operator ()( const T & r) const r hZQQOQ  
  { gE1|lY$NL  
  return (T & )r; e SK((T  
} n5>B LtY  
} ; 9PCa*,  
q /:T1a7!  
这样的话assignment也必须相应改动: >*{:l,LH  
|yU3Kt  
template < typename Left, typename Right > +/(|?7i@  
class assignment hw|t8 ShW  
  { cp|:8 [  
Left l; =kF? _KN  
Right r; Eh {up  
public : \d ui`F"Cc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /Go>5 B>  
template < typename T2 > f!EOYowW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )kF2HF  
} ; v10mDr  
r:.6"VQu}  
同时,holder的operator=也需要改动: )FV6,  
1O23"o5=  
template < typename T > s9G)Bd 8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oFb\T iLu  
  { &b!vWX1N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L2<+#O#  
} Mc!2mE%47m  
),M U+*`  
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。 9n-T5WP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e"lD`*U8R  
yr%yy+(.k  
return l(rhs) = r; JR!Q,7S2!N  
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。 A0UV+ -PP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5d%_Wb'  
8B_0!U& ]  
template < typename Tp > "wC0eDf  
class constant_t XRtyC4f  
  { IL2e6b  
  const Tp t; wG;}TxrLS  
public : XNKtL]U}$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g(KK9Unu  
template < typename T > n}VbdxlN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const prqyoCfq  
  { }+*w.X}L  
  return t; 3_C98ClE  
} /i> ?i@O-  
} ; %7iUlO}}V  
?ISI[hoc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "k/;`eAP  
下面就可以修改holder的operator=了 =!(S<];  
W;q#ZD(;  
template < typename T > a^%8QJW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i0VhG :O;  
  { #dHr&1(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $  9S>I'  
} tN[St  
K<RmaXZ  
同时也要修改assignment的operator() 0BT;"B1  
Nz3zsP$  
template < typename T2 > sWp{Y.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G% o7BX  
现在代码看起来就很一致了。 H]Y#pL u|  
i<'{Y  
六. 问题2:链式操作 ~K4k'   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $,}Qf0(S  
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。 mgk64}K[n  
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。 +[>y O _}  
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。 jG =(w4+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A J<iM)l|  
( P  
template < typename T > v!nm &"  
struct result_1 N-]\oMc2  
  { N9`y,Cos0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Lr K9F^c  
} ; "1_{c *ck  
yW%&_s0  
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: >oVc5}  
zC<'fT/rG  
template < typename T > M|1eqR%x-?  
struct   ref N5[_a/  
  { ~l;yr @  
typedef T & reference; zfM<x,XdY  
} ; ( K^YD K  
template < typename T > Ti0 (VdY  
struct   ref < T &> ac2}3 $u  
  { E6,`Ld;c[  
typedef T & reference; rdORNlK&  
} ; -OHvK0~  
pI'8>_o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '=KuJ0`nE9  
-fb1cv~N  
template < typename T > B)( p9]q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nwZ[Ygl|  
  { c2tEz&=G  
  return l(t) = r(t); ~r(g|?}P  
} _bN))9 3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <1ztj#B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !O 0ZD4/{4  
h<PYE]?l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *O2^{ C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Se!gs>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (1QdZD|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [d!Af4  
最后的布局是: *O"%tp6  
                Add !X \Sp}  
              /   \ c@0l-R{q  
            Divide   5 ek Y?  
            /   \ q$e T!'x  
          _1     3 $K=K?BV[  
似乎一切都解决了?不。 $#6 Fnhh}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e_fg s>o`(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 T=hm#]   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'US:Mr3  
aRFi0h \  
template < typename Right > ucIVVT(u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T{5M1r  
Right & rt) const 31 KDeFg  
  { Ri^sQ<~(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nOA ,x  
} ~$ cm9>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5#9`ROT9  
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。 o+)m}'T8  
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。 z{ Zimr  
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。 T>AI0R3  
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。 m)tI  
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? `R4W4h'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: -ucz+{  
<MI$N l  
template < class Action > "B_5Y&pM`  
class picker : public Action Zq2H9^![y~  
  { g7E`;&f  
public : ONg<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~m,mvRS  
  // all the operator overloaded MY0[Oq cm=  
} ; ND)M3qp2(  
z9OMC$,V  
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。 K-g=td/@  
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: &;uGIk>s  
baO&n  
template < typename Right > VNOK>+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VfJX<e=k  
  { J.CZR[XF#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HbJadOK  
} (_s!,QUe  
D 9@<#2-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~@a) E+LsF  
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。 W2X+N acD  
}[hDg6i  
template < typename T >   struct picker_maker DbPBgD>Q  
  { N@%xLJF=N>  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  ^qSf  
} ; qB` 0^V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (>)+;$Dr,\  
  { %>x0*T$$  
typedef picker < T > result; .q|xMS}4  
} ; !T&u2=`D  
_3FMQY(  
下面总的结构就有了: p!rG PyGC  
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。 >E 2WZHzd2  
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。 Hsux>+Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %Pt[3>  
至此链式操作完美实现。 unbcz{&Hb[  
Ay[9k=q]  
[\ w>{  
七. 问题3 `qYc#_ELv  
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。 xr1I8 5kM  
SbQ{ >  
template < typename T1, typename T2 > \sXm Mc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u+, jAkr  
  { O7L6Htya  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XQJV.SVS  
} :`!mCW`Q-  
G41$oalQ1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: G1n>@Y'j''  
g'l7Jr3  
template < typename T1, typename T2 > Q%b46"  
struct result_2 vp9E}ga  
  { +MZ2e^\F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ) Sh;UW  
} ; Qg8eq_m(  
U%S NROj  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ov{B-zCA  
这个差事就留给了holder自己。 y|2g"J  
    iR4,$Nn>  
R.n`R|NOd  
template < int Order > 5Dh&ez`oR'  
class holder; $(<*pU  
template <> -^SD6l$  
class holder < 1 > )I0g&e^Tzy  
  { b "AHw?5F  
public : E rRMiT  
template < typename T > a} Iz  
  struct result_1 D-;43>yi<  
  { ='l6&3X  
  typedef T & result; E`Zh\u)  
} ; 5E!|on  
template < typename T1, typename T2 > a6K$omu  
  struct result_2 q=i,'.nS  
  { h11bK'TIv  
  typedef T1 & result; f<x t3  
} ; @o-evH;G  
template < typename T > ~NJLS-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hJtghG6v  
  { epm8N /  
  return (T & )r; l.t.,:  
} 5Qe}v  
template < typename T1, typename T2 > Y_ u7 0@`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?\ i,JJO  
  { 39^uLob  
  return (T1 & )r1; MJk:s[o  
} ^<H#dkECG  
} ; @%okaj#IO  
,jdKcWy'  
template <> bgx5{!A  
class holder < 2 > Y{\2wU!Isn  
  { vN[m5)aT  
public : @x\gk5  
template < typename T > (4/`@;[  
  struct result_1 b9!J}hto,  
  { #p^pvdvh3  
  typedef T & result; U*#E aL  
} ; Tr+Y@]"  
template < typename T1, typename T2 > gcY~_'&u  
  struct result_2 k1  txY  
  { i2Iu 2  
  typedef T2 & result; sZ(Q4)r  
} ; ?_`P;}4#  
template < typename T > 7 5cr!+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vmQ DcCw  
  { Ymh2qGcj]8  
  return (T & )r; UHm+5%ZC  
} L&F\"q9q71  
template < typename T1, typename T2 > jZgnt{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `[R:L.H1  
  { UM;bVf?  
  return (T2 & )r2; Xv;ZAa  
} AF nl t  
} ; REe%>|   
@ F"ShT0  
(%^TTe  
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> >。 !N2 n@bo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: QrRCsy70  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pPqbD}p  
R yIaT  
return l(i, j) = r(i, j); ;Z0cD*Jb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Kh_>Vm/  
vt7C  
  return ( int & )i; :=fHPT  
  return ( int & )j; 2tTV5,(1  
最后执行i = j; ^.aEKr  
可见,参数被正确的选择了。 oHGf |  
*v-xC5L1\  
E;*TRr><  
$+yQ48Wq  
3xR#,22:}  
八. 中期总结 H<3b+Sg  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %.  }  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %1l80Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 st^N QL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UVi/Be#|  
)qQg n]  
1+[|pXT}  
3B]+]e~  
Bc` A]U  
WN?`Od:y  
九. 简化 -|UX}t*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K":tr~V;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rY+1s^F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |UiykQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 faeyk]u  
  +-*/&|^等 c35vjYQx0  
2. 返回引用。 Z#t.wWSq  
  =,各种复合赋值等 Hm[!R:HW,S  
3. 返回固定类型。 {}2p1-(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GOgT(.5  
4. 原样返回。 G(,~{N||  
  operator, ]qT r4`.  
5. 返回解引用的类型。 3S21DC@Y  
  operator*(单目) icbYfgQ  
6. 返回地址。 M/I d\~  
  operator&(单目) DFH6.0UW  
7. 下表访问返回类型。 \X p"I5  
  operator[] tUnVdh6L.B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "+Yn;9  
  operator<<和operator>> 9`VF [* 9  
_ q1|\E%`h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 LR.+C xQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lt"*y.%@b  
CzbNG^+  
template < typename Left > )xs,  
struct value_return Gi2Ey37]O  
  { =&xoyF  
template < typename T > >gl<$LQ?X  
  struct result_1 ${2fr&Tp  
  { WHT%m|yn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pZn%g]nRD  
} ; &1Iy9&y  
1W7BN~p14  
template < typename T1, typename T2 > fL:Fn"Nv  
  struct result_2 !d )i6W?  
  { ^%^0x'"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?V)6`St#C  
} ; !X_~|5.  
} ; S!cXc/H-R  
znRhQ+8;!  
{HDlv[O%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Sa~C#[V  
<rF  
下面我们来剥离functor中的operator() #+\G- =-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v\FD~   
%W+ F e,]  
return l(t) op r(t) ,oil}N(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {xH@8T$DX  
return op l(t) xx8na8  
return op l(t1, t2) J_$~OEC~  
return l(t) op W@=ilW3RD  
return l(t1, t2) op _Ohq'ZgXm  
return l(t)[r(t)] h='=uj8o5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !HYqM(|{.  
2B;QS\e"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: GAKJc\o  
单目: return f(l(t), r(t)); ,,gYU_V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @d|9(,Q  
双目: return f(l(t)); m6D4J=59  
return f(l(t1, t2)); l<?wB|1'  
下面就是f的实现,以operator/为例 NBX/V^  
^Du_e(TiyK  
struct meta_divide ZxQP,Ys_Y  
  { 8b!_b2Za  
template < typename T1, typename T2 > WTx;,TNG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L8Q!6oO=<  
  { r.5F^   
  return t1 / t2; VXS9E383  
} 1,,-R*x  
} ; =UY@,*q:c  
XLT<,B}e  
这个工作可以让宏来做: W!*vO>^1W  
AbB>ZT>hR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +fN0> @s  
template < typename T1, typename T2 > \ KMZ`Wn=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rf@81Ds  
以后可以直接用 v},sWjv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZtDpCl_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \ :.p8`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) D5x^O2  
,PY e7c  
g:yK/1@Hk}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 oLoa71Q}  
4tjRju?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m`~ Qr~  
class unary_op : public Rettype f&'md  
  { , utFCZW  
    Left l; ||f 4f3R'  
public : \N30SG ?o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *O~D lf  
>\ W" 3.  
template < typename T > EZ4qhda  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7+"X ^$  
      { .kVga+la?  
      return FuncType::execute(l(t)); l}x{.q7U l  
    } @u^Ib33  
/+u*9ZR&1  
    template < typename T1, typename T2 > <OUAppH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )'JSu=Ej  
      { B}W^s;h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^:BRbp37i  
    } ~$`b{  
} ; =LRUasF  
aozk,{9-  
vd~O:=)4  
同样还可以申明一个binary_op 1na[=Q2  
{RK#W~h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x {rt\OT  
class binary_op : public Rettype HwHI$IB  
  { m5S/T\,X  
    Left l; $jHL8r\e7  
Right r; *jYwcW"R{z  
public : f*Kipgp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (/%}a`2#o  
#\}hN~@F  
template < typename T > tQ/U'Ap&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const er53?z7zP.  
      { t/3veDh@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "783F:mPh  
    } 4AGc2e'u  
<,m}TTq  
    template < typename T1, typename T2 > f:TW<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v#~,)-D&  
      { ' |4XyU=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P5N"7/PfW  
    } DT*/2TH*l  
} ; * 08LW|:,  
/F\7_  
p'H5yg3h  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8w{V[@QLn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xe5>)\18-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rJAY7/u  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?f%@8%px  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (k[<>$hL*  
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。。。 3}"VUS0wh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <Sz9: hg-  
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) Ss8`;>  
下面是修改过的unary_op A3Su&0uaB  
 9( m^^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;>PV]0bOm>  
class unary_op zIQ\ _>  
  { iB\d `NUf  
Left l; ]Y3ALQr!  
  7B'0(70  
public : }%VHBkuc  
1Ao"DxZHy7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "MyYu}AD  
"DUL} "5T  
template < typename T > 5vS'Qhc  
  struct result_1 lY6U$*9c  
  { j*CnnM#n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C4b3ZcD2  
} ; *bR _ C"-  
FCg,p2  
template < typename T1, typename T2 > W7.]V)$wM  
  struct result_2 aUd6 33  
  { 3c6<JW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @.%ll n  
} ; WhkE&7Gk  
+jHL==W&  
template < typename T1, typename T2 > nF7Ozxm#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^f4qs  
  { ]+J]}C]\d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?A]:`l_"  
} ](%-5G1<  
r1,RloyZS  
template < typename T > ,#s}nJ4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9D&ocV3QV  
  { grv 3aa@  
  return OpClass::execute(lt(t)); =s;7T!7!  
} $[IuEdc/  
_v_ak4m>  
} ; +|^rz#X  
P}cGWfj  
d~qDQ6!  
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 w@hm>6j  
好啦,现在才真正完美了。 La9dFe-uu{  
现在在picker里面就可以这么添加了: H=B8'N  
X.g1 312~  
template < typename Right > 0'a.Ypf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {AJs pLcG  
  { 'DVPx%p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~~>D=~B0'  
} >YD? pDPb/  
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。 " MlY G6  
K4y4!zz  
y+@7k3"  
=T!M`  
S?;&vs9j  
十. bind 9^ )=N=wV  
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。 #p0vrQ;5f  
先来分析一下一段例子 'r3I/qg*m  
zxXm9zrLo  
"`16-g97  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]>&au8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rs7=v2>I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qb/qUUQO;0  
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。 FhW\23OC  
我们来写个简单的。 5v8_ji#l[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |_Z(}% <o  
对于函数对象类的版本: e;!si>N  
g;vG6!;E\  
template < typename Func > OSxr@  
struct functor_trait C}#JvNyQ  
  { nT9B?P>  
typedef typename Func::result_type result_type; ]r{y+g|  
} ; Q R;Xj3]v  
对于无参数函数的版本:   "Qm  
e5C560  
template < typename Ret > }>>BKn   
struct functor_trait < Ret ( * )() > V{ECDg P  
  { a*! wiTGf  
typedef Ret result_type; "4|D"|wI)  
} ; r:<UV^; 9l  
对于单参数函数的版本: X& pK#=  
p Gzzv{H  
template < typename Ret, typename V1 > ,{=#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > < OCy  
  { N =)9O  
typedef Ret result_type; 89@gYA"Su  
} ; YqrieDFay!  
对于双参数函数的版本: 3Jf_3c  
d A[I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _|`S9Nms  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,)|nxX  
  { {IJ,y27  
typedef Ret result_type; rOEk%kJ  
} ; 8 Ys DE_  
等等。。。 RdRF~~R%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *6?h,Dt L  
GBVw6+(c  
template < typename Func > rgJKXl;@s  
struct func_return ]^$3S  
  { h%9#~gJ})  
template < typename T > Hcq?7_)  
  struct result_1 l`4hWs\I  
  { a"4j9cO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qk *`9  
} ; [}}?a   
y}Oc^Fc  
template < typename T1, typename T2 > :>c33X}  
  struct result_2 {}y"JbXMj  
  { 6=0"3%jn@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =`Pgo5A  
} ; uzr(gFd  
} ; Q,S~+bD(z  
j|c  
yyW;VKN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9(V12gn+lk  
}4b 4<Sm_h  
template < typename Func, typename aPicker > a6cq0g[#z  
class binder_1 aSkH<5i`v  
  { | U )  
Func fn; 3A!`U6C(  
aPicker pk; YzNSZJPD  
public : Btp 9v<"  
JTA65T{3  
template < typename T > t2uX+1F  
  struct result_1 ).0klwfV  
  { Q}C)az  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :c)N"EJlI2  
} ; Fuq ;4UcbL  
V(3^ev/  
template < typename T1, typename T2 > >Z r f}H  
  struct result_2 +twl`Z3n  
  { *")Req  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [|.IXdJ!  
} ; =bgzl=A`  
_FR_6*C)5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6}4?, r  
?5-Y'(r  
template < typename T > K%iWUl;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jMr[ UZ  
  { /vO8s??  
  return fn(pk(t)); 8T-/G9u  
} cuzU*QW"g  
template < typename T1, typename T2 > rO4R6A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pfi|RTX$'*  
  { +L(|?|i8  
  return fn(pk(t1, t2)); a|S6r-_;s  
} pDqX% $^  
} ; !1(*D*31  
L8R{W0Zr>!  
?TTtGbvU  
一目了然不是么? m#w1?y)Z@X  
最后实现bind 5,dKha  
^m pWQ`R  
&GYnGrw?@  
template < typename Func, typename aPicker > %x{jmZ$}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o_ng{SL  
  { 6)=`&>9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XNbeYj  
} ,^wjtA 3j8  
[QUaC3l)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k6eh$*!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <OgwA$abl%  
dmA#v:$1  
十一. phoenix PzF>yG[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jEhPx  
pNUe|b+P  
for_each(v.begin(), v.end(), b:B+x6M  
( 4, EX2  
do_ ^Mvgm3hg  
[ Ln+;HorZ]  
  cout << _1 <<   " , " ;Qn)~b~  
] QrBb! .r  
.while_( -- _1), L;RHs hTy  
cout << var( " \n " ) uvG' Kx  
) OTe h8h  
); (fNG51h!  
qkXnpv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l(A)Gd5>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <=nOyT9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2 o)8'Lp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d)>b/0CZ  
*RYok{w  
^O6eFD U  
template < typename Cond, typename Actor > Hnft1   
class do_while VEsIhjQ  
  { 6+ UTEw;  
Cond cd; ^=Dz)95c  
Actor act; LO;7NK  
public : m+|yk.md  
template < typename T > WU$l@:Yo  
  struct result_1 v_|k:l  
  { H~$*R7~  
  typedef int result_type; ,tTq25~H\  
} ; Efp[K}Z^$  
q!;u4J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D?.H|%  
i2P:I A|@  
template < typename T > ;{lb_du2:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E]O/'-  
  { t 7-6A  
  do lxsn(- j  
    { O\J{4EB@.  
  act(t); mV'-1  
  } y g:&cIr,  
  while (cd(t)); #_SsSD=.Sy  
  return   0 ; -xXdT$Xd  
} G)IK5zCDd  
} ; V1#:[o63+  
N&yr?b'!-*  
"|Gr3sD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Np"~1z.(b  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A('o &H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 g@zhhBtQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9ls*L!Jw  
下面就是产生这个functor的类: BaVooN~C  
=28ZSo^  
9^+E$V1@  
template < typename Actor > K+\2cf?bU  
class do_while_actor dL]wu! wE  
  { CzDV^Iv;Q{  
Actor act; ;&dMtYb  
public : ~_SRcM{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i@`qam   
8S` j6  
template < typename Cond > ;w7s>(ITZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h_HPmh5  
} ; mY[*(a  
B3 |G&Kg  
Xhs*nt%l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q h{P>}  
最后,是那个do_ !^'6&NR#K  
]f~!Qk!I7r  
dv Vz#  
class do_while_invoker <v6W l\  
  { $[g#P^  
public : .~C%:bDnX7  
template < typename Actor > EK&";(x2(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <Nk:C1Op}  
  { 3#? 53s   
  return do_while_actor < Actor > (act); <0!<T+JQ  
} bU\T  
} do_; I~GHx5Dk  
l(9AwVoAR|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]D&U} n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Dz&,g+>$J  
最后来说说怎么处理break和continue v|MT^.  
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。 Cg(&WJw(ep  
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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