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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sn]D7Ae  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8~g~XUl  
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, +RnWeBXAT  
XJk~bgO*  
<;cch6Z  
,$RXN8x1  
  class filler qLl4t/p  
  { N2lz {  
public : We'=/!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TP)o0U  
} ; j,z)x[3}  
OF:0jOW  
ZP-9KA$"  
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: ]cW Q9  
5xU}}[|~-  
VFm)!'=I  
K cW 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XinKG< 3!  
$4og{  
^s$U n6v[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S"`{ JCW$  
jc@= b:r=  
k L4#  
/+WC6&  
二. 战前分析 %ofq  
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。 ,wy;7T>ODd  
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 Y@qugQM>  
^N`KT   
w{]B)>! 1W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L x iN9  
  /* --------------------------------------------- */ "W_E!FP]r  
vector < int *> vp( 10 ); J?tnS6V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $-<yX<.  
/* --------------------------------------------- */ k0TQFx.A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fG{3S:TQq  
/* --------------------------------------------- */ .k#O[^~]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dF|R`Pa2ML  
  /* --------------------------------------------- */ 1`l(H4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3_T'0x\FP  
/* --------------------------------------------- */ u=E &jL5U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ec}9R3 m  
qoW$Iw*q)B  
#jO2Zu2`}  
NGEE'4!i7T  
看了之后,我们可以思考一些问题: n7zM;@{7  
1._1, _2是什么? \Rha7O  
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。 = \K/ulZo  
2._1 = 1是在做什么? (&, E}{p9  
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。 x}x)h3e  
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。 )*7{%Ilq  
_^!C4?2!  
$XKUw"%  
三. 动工 "cbJ{ G1pk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `iEYq0}  
&v9"lR=_k  
C;9P6^Oz  
_T=";NSa  
template < typename T > `wSoa#U"@  
class assignment ^E%NYq_2l<  
  { r]kks_!Z  
T value; .'2"83f  
public : |C,]-mJG  
assignment( const T & v) : value(v) {} jP<6Q|5F  
template < typename T2 > TPY&O{ q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QX_![|=  
} ; A.YK=_J  
W&m3"~BJ  
Dhk$e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {3!A \OR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &?']EcU5h9  
cvx"XxE,  
ZT,au SX  
Cn.dv-  
  class holder Upm#:i|"  
  { #;m^DX QZn  
public : $lJ!f  
template < typename T > KCqz]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7JY9#+?p>  
  { :JXcs39  
  return assignment < T > (t); -vt6n1A&b  
} ' |M} 3sL  
} ; ':utU1dL  
+RK/u  
`eGp.[ffT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jASK!3pY  
`G>|g^6%i  
  static holder _1; g26 l:1P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qc.9GC  
}Fu2%L>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t=[/L]!  
而不用手动写一个函数对象。 QEmktc1 7  
E#kH>q@K`$  
TETfRnm  
qzk]9`i1:  
四. 问题分析 ;]rj Kc=  
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。 c|4_nT 2  
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。 [ .3Gb}B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z(J 1A x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8"u.GL.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F-$NoEL  
48!F!v,j)x  
五. 问题1:一致性 ]!@!qp@  
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?| "{jVsih0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `"$9L[>  
A~L Ti  
struct holder XU}" h&>  
  { TNcMrbWA  
  // 0+A#k7c6p  
  template < typename T > za8+=?  
T &   operator ()( const T & r) const S:c lyx  
  { qz!^< M  
  return (T & )r; lDs C>L-F  
} 2[KHmdgtB  
} ; UZgrSX {  
\ow(4O#  
这样的话assignment也必须相应改动: q?f-h<yRQ  
-BsZw. 7P  
template < typename Left, typename Right > Mv7tK l  
class assignment BJsN~` =r  
  { t4-0mNBZt$  
Left l; fY|vq amA;  
Right r; ~\c  j  
public : pFwe&_u]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AUl[h&s  
template < typename T2 > Q2!RFtXV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q%t _Epe  
} ; wJ7Fnj>u%  
ASNo6dP 7  
同时,holder的operator=也需要改动: 73!])!SVI  
<*p  
template < typename T > [,|4%Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .O PBET(gv  
  { 1ay{uU!EL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L-e6^%eU  
} vNU[K%U  
fqol-{F.V  
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。 D6EqJ,~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AgdU@&^  
ulk yP  
return l(rhs) = r; o* QZf *M  
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。 P{8<U8E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a$G hb]  
M!\6Fl{ b  
template < typename Tp > J!zL)u|  
class constant_t o1Wf#Zq   
  { G:MQ_tfr&  
  const Tp t; |:d_IB@  
public : ?gXdi<2Qn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QRER[8]r$  
template < typename T > K*"Fpx{M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e4 cWi  
  { PC)V".W 1  
  return t; PS??wlp7  
} M5]$w]Ny9  
} ; 5eas^Rm  
J {\]ZPs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eZ(o_  
下面就可以修改holder的operator=了 {.UK{nA?sm  
;S+"z;$m  
template < typename T > FFf ~Vmw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .r-kH&)"GU  
  { S,C/l1s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OEHw%  
} kgRgHkAH~  
Zor Q2>  
同时也要修改assignment的operator() =5h ,ZB2A  
SS-7y:6y>  
template < typename T2 > f<@`{oP@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E%)3{# .z  
现在代码看起来就很一致了。 Qexv_:C  
ybgw#jv=  
六. 问题2:链式操作 Dn;$4Dak(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?yvjX90  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 U6_GEBz~y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :D=y<n;S+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yrR,7v J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F#7A6|  
;<|m0>X  
template < typename T > @X#e  
struct result_1 z)p p{  
  { T@DT|lTI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; " G0HsXi  
} ; J<7nOB}OD  
+~M`rR*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]WC@*3'kye  
JA^Y:@<{/  
template < typename T > _gP-$&JC  
struct   ref 4031~A8  
  { l":Z. J  
typedef T & reference; A(qy>x-BI  
} ; Kj*:G!r0.:  
template < typename T > EX,)MU  
struct   ref < T &> Kyq/o-  
  { ngQ]  
typedef T & reference; WiclG8l  
} ; \BxE0GGky  
npdpKd+*K"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +"2IQme5  
L\H,cimN  
template < typename T > ?hwT{h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0p' =Vel{}  
  { NhA_dskvo  
  return l(t) = r(t); )]C7+{ImC  
} vOYG&)Jm  
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。 w>$2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *%xmCP J  
X3;|h93.a  
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 (E(kw="  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &B5@\Hd;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )6:nJ"j#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g{?]a'?  
最后的布局是: {(!j6|jK  
                Add F;^GhiQVS  
              /   \ $^4URH  
            Divide   5 C@L8,Kj ~.  
            /   \ GT} =(sD L  
          _1     3 X(ZouyD<  
似乎一切都解决了?不。 OTe0[p6v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _4jRUsvjY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |0$wRl+kN  
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: }^ j"@{~  
L z'05j3!  
template < typename Right > -I#1xJU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q+UqLass  
Right & rt) const lnoK.Vk9,  
  { Ju"*>66  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J_^Ml)@iy  
} e$+?l~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O0i[GCtP5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 gLef6q{}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 { f@k2^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s'/ g:aJ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }+8w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? OJ:iQ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: P9aGDma  
"##Ylq("  
template < class Action > J9 iQW  
class picker : public Action  #{8n<sE  
  { EJrn4QOs  
public : JtrLTo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,U#$Qb 12  
  // all the operator overloaded w1+xlM,,9  
} ; r-$SF5uv  
|?Z;tAF!  
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。 `|i[*+WC  
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: GX+oA]  
 D|[~Py  
template < typename Right > KC-q]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *VF UC:  
  { |-c)OS3#D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /~Q2SrYH  
} yI 6AafS~  
W c"f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'bpx  
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。 M#Vl{ b  
9_mys}+  
template < typename T >   struct picker_maker "=uphBZog  
  { d?)C} 2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `4'['x  
} ; [D=3:B&f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )o<rU[oD]C  
  { W^Jh'^E  
typedef picker < T > result; U[b $VZ}  
} ; /pvR-Id|6  
bF'^eR  
下面总的结构就有了: C"I:^&sL  
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。 8Ilg[Drj*  
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。 iv*Ft.1t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sILkTzs w  
至此链式操作完美实现。 S/? KC^JP  
2V0gj /&  
4|*H0}HOm  
七. 问题3 MH+t`/E0]  
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。 '{:WxGgi  
:6 ?&L  
template < typename T1, typename T2 > u~,@Zg87  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5__8+R  
  { <B*}W2\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %{*}KsS`p  
} 1YmB2h[Z  
9WaKsdf  
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: %Bo/vB'  
6^pddGIG  
template < typename T1, typename T2 > xG05OqKpE  
struct result_2 YY (,H!  
  { h[SuuW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XAV|xlfm  
} ; cCd2f>EHw  
\Ze"Hv  
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? `Tx1?]  
这个差事就留给了holder自己。 :bx q%D%|o  
    LY%`O#i.  
C ebl"3Q  
template < int Order > -t, .A/?  
class holder; "Ldi<xq%xl  
template <> Jb'M/iG  
class holder < 1 > t'bzhPQO)f  
  { H1H+TTZr  
public : * _puW x  
template < typename T > &}P{w  
  struct result_1 D=U"L-rRs  
  { t0*JinK I  
  typedef T & result; @tvAI2W  
} ; ]g jhrD   
template < typename T1, typename T2 > )vB,eZq  
  struct result_2 }| BnG"8  
  { xeqAFq=9?  
  typedef T1 & result; 3"HpM\A{A=  
} ; Nj Ng=q  
template < typename T > >z*2Og#1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ad).X:Qs  
  { >qjQ;z[  
  return (T & )r; ULq#2l  
} d>z?JD t  
template < typename T1, typename T2 > =6Dz<Lq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z[Gs/D  
  { Y]ML-smN  
  return (T1 & )r1; .` z](s  
} K8{Ub  
} ; F2yc&mXyk  
|kL^k{=zV  
template <> sGjYL>*  
class holder < 2 > S&jZYq**  
  { *xxG@h|5n  
public : KXEDpr  
template < typename T > ~U+SK4SK:o  
  struct result_1 rmj?jBKQU  
  { d Ybb>rlu  
  typedef T & result; ^lCys  
} ; ?Xscc mN  
template < typename T1, typename T2 > kK2x';21  
  struct result_2 &u-H/C U%  
  { JHpaDy*  
  typedef T2 & result; T!.6@g`x>  
} ; %/17K2g  
template < typename T > |cwGc\ES  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1*{` .  
  { |tC`rzo  
  return (T & )r; _{z.Tu  
}  GU99!.$  
template < typename T1, typename T2 > 6@`Y6>}$_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !ydJ{\;  
  { l$$N~FN  
  return (T2 & )r2; VU7x w  
} .!T]sX_P  
} ; .l$'%AG:~  
P+!j[X^  
&K@2kq,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 DN)Ehd.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L4I1nl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zG|}| //}  
KlbL<9P >  
return l(i, j) = r(i, j); h$)},% e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iGmBG1a\  
>'3J. FY  
  return ( int & )i; 1?\ #hemL  
  return ( int & )j; gz6BfHQG  
最后执行i = j; ^a~^$PUqI  
可见,参数被正确的选择了。 ~W'>L++  
wehZ7eqm  
"Gx(-NH+  
5#+G7 'k  
g6:S"Em  
八. 中期总结 %\8E{M:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (Hqy^EOZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V3&_ST  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _idTsd:\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O-r,&W  
j_ dCy  
HE0UcP1U  
@l~zn%!X  
zoYw[YP9  
{] 1+01vI-  
九. 简化 @Y":DHF5q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 epa)~/sA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Pl4$`Qw#y  
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: >gqM|-uY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J8[N!qDCj  
  +-*/&|^等 W|_^Oe<  
2. 返回引用。 W$=MuF7R  
  =,各种复合赋值等 [ UN`~  
3. 返回固定类型。 ||TKo967]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *I 7$\0Q  
4. 原样返回。 _Wn5* Pi%Z  
  operator, Y@'ug N|[C  
5. 返回解引用的类型。 Jybx'vZj  
  operator*(单目) Y <;A989D  
6. 返回地址。 4$D:<8B  
  operator&(单目) .iFd  
7. 下表访问返回类型。 hawE2k0p(  
  operator[] ^ s< p5V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bM`7>3 d7E  
  operator<<和operator>> L=zt\L  
v^_OX $=,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0^htwec!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,<]X0;~oB  
}lzUl mRTe  
template < typename Left > KCG-&p$v@s  
struct value_return noz&4"S.{  
  { VY }?Nb<&  
template < typename T > <{U "0jY!9  
  struct result_1 48 DC  
  { 5N=QS1<$5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B=K& +  
} ; $7%e|0jC  
qH(3Z^#.|  
template < typename T1, typename T2 > "_Wv,CYmNr  
  struct result_2 kae &,'@JF  
  { 4?GW]'d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6BT o%  
} ; 5[\mwUA  
} ; *,Bo $:(n  
UR;F W`  
P~Cx#`#(V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OmO/x  
"W:#4@ F  
下面我们来剥离functor中的operator() EN^C'n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]mEY/)~7  
S+LE ASOr  
return l(t) op r(t) k.b->U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MH;5gC@ `  
return op l(t) Nrp0z:  
return op l(t1, t2) "/v{B?~%!  
return l(t) op A|!u`^p  
return l(t1, t2) op P[NAO>&tX  
return l(t)[r(t)] +AVYypql8K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Dk$[b9b  
8sm8L\-  
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: 8 /3`rEW  
单目: return f(l(t), r(t)); 58FjzW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~s_n\r&23  
双目: return f(l(t)); @"[xX}xK;  
return f(l(t1, t2)); >cm*_26;I  
下面就是f的实现,以operator/为例 %J`cYn#  
a#i;*J  
struct meta_divide %W!C  
  { &m@~R|  
template < typename T1, typename T2 > 1&_9 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E3bS Q  
  { 35 /)S@  
  return t1 / t2; [gK (x%  
} ~V,~' W  
} ; D@5Ud)_  
,dhSc<:LT  
这个工作可以让宏来做: 8*O]  
hq}kAv4B=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >0yx!Iao  
template < typename T1, typename T2 > \ CF|c4oY82  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4{!7T  
以后可以直接用 -8;@NAUa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r q2]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 {Vy2uow0  
(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。。。) }cDw9;~D  
laVqI|0q  
[v7)xV@c  
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 5&}~W)"9  
iwJeV J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^{L/) Xy5  
class unary_op : public Rettype :xdl I`S  
  { [kfLT::mT  
    Left l; >s3H_X3F  
public : #:E}Eby/6I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <=fYz^|XT  
w9QY2v,U  
template < typename T > nW1Obu8x|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rkw^RW^  
      { ILsw'  
      return FuncType::execute(l(t)); tYE\tbCO'  
    } <=m@Sg{o  
ySyA!Z  
    template < typename T1, typename T2 > gmG M[c\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M<'AM4  
      { >z&|<H%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]xhZJ~"@u  
    } yk1.fxik'  
} ; v;=F $3  
ANuIPF4NxP  
DI/yHs  
同样还可以申明一个binary_op x8L$T (^  
FT0HU<." 1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oA_T9uh[  
class binary_op : public Rettype {*EA5;  
  { nP9zTa  
    Left l; $w,&h:.p  
Right r; njO5 YYOu  
public : +4<Ij/}p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?OW!zE:  
tS1(.CRk  
template < typename T > !'E{D`A9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tvh)N{j  
      { #0yU K5J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xp+Z%0D  
    } -Xm/sq(i)%  
y]dA<d?u  
    template < typename T1, typename T2 > D;~c`G "f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "RZV v~BD  
      { -Re4G78%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Xn5M&>?  
    } V/ a!&_ ""  
} ; 5 iz(R:P<  
f$\gm+&hXE  
Oy> V/  
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 Rd4 z+G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z?IwR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bf9LR1  
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。 jrOqspv   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! . fZ*N/  
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。。。 ]yvHb)X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fu}ZOPu  
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) fT:a{  
下面是修改过的unary_op p>GTFXEi6  
:E$<!q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  4[\[Ho  
class unary_op D #<)q)  
  { g;|3n&  
Left l; $)V_oQSqn  
  GIo7- 6kvm  
public : w=ZSyT-i  
Q db~I#}m'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GS!7HphR  
7'pmW,;  
template < typename T > n/>^!S  
  struct result_1 @k"Q e&BQ  
  { :Adx7!6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,};UD  W  
} ; h3}gg@Fm  
>= G{.H  
template < typename T1, typename T2 > Zx%ib8| j  
  struct result_2 $i:wS= w'  
  { 2YU-iipdOq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -F7GUB6B  
} ; j,HUk,e^&  
tC4:cX  
template < typename T1, typename T2 > `^mPq?f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3bCb_Y  
  { 9|;"+jlt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QT!!KTf  
} J\WUBt-M  
@|N'V"*MT  
template < typename T > #u<^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;w\7p a  
  { 2}NWFM3C  
  return OpClass::execute(lt(t));  k|Xxr  
} k^x[(gw  
R F)Qsa  
} ; s>pOfXIx  
,3m]jp'  
IvW%n(a8^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s8/sH];  
好啦,现在才真正完美了。 gM0^k6bB8  
现在在picker里面就可以这么添加了: _kgGz@/p  
P|:*OM p  
template < typename Right > sHt PO[h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;8?i  
  { ~v /NG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R<5GG|(B  
} zOkIPv52~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 PYOU=R%o`8  
zK*zT$<l  
R')D~JJ<8a  
O%w"bEr)N  
UG]]Vk1d]  
十. bind |=dmxfj@  
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。 d]kP@flOV  
先来分析一下一段例子 T)!$-qdz/  
5|4=uoA<  
!I 7bxDzK$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nb -Je+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d G}.T_l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W7j-siWJ  
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。 Oq7R^t`b  
我们来写个简单的。 `|[" {j}^  
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 +  
对于函数对象类的版本: t Q0vX@I<v  
z>,fuR?9  
template < typename Func > FXAP]iqo  
struct functor_trait 6I)1[tU  
  { 3?}W0dZ$d  
typedef typename Func::result_type result_type; ^m3[mY [a  
} ; l7.W2mg  
对于无参数函数的版本: IT.'`!T  
"Yk3K^`1T.  
template < typename Ret > ylV.ZoY6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8-A * Jc  
  { }G:5P3f  
typedef Ret result_type; f;Iaf#V_  
} ; #ny&bJj  
对于单参数函数的版本: Ws+Zmpk%  
]>K02SVT:  
template < typename Ret, typename V1 > v(H CnC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;[)t*yAh  
  { ;+) M~2 =  
typedef Ret result_type; Bn[5M [  
} ; vYYLn9}5  
对于双参数函数的版本: Qp~W|zi(  
]^>#?yEA3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .szs?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w|"cf{$^x  
  { =,*4:TU  
typedef Ret result_type; x J;DkPh  
} ; 1I'ep\`"X  
等等。。。 `kx+Kc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rwy<#9R[x  
D]I]I!2c  
template < typename Func > \2rCT~x  
struct func_return ,oW8im   
  { ~[J&n-bJU  
template < typename T > 8:BPXdiK  
  struct result_1 :QSCky*i  
  { N"i'[!H%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QU&b5!;&  
} ; ++s=$D  
IZ2c<B5&  
template < typename T1, typename T2 > :Kc}R)6  
  struct result_2 ty8\@l  
  { Eua\N<!aai  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u -CCUMR  
} ; [WOLUb  
} ; . Q#X'j  
#+1*g4m~B  
]LvpYRU$P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %hYol89F  
MTKd:.J6  
template < typename Func, typename aPicker > ]}g;q*!J  
class binder_1 ; rSpM  
  { [qHLo>HaL  
Func fn; mkfU fG&  
aPicker pk; %"R|tlG  
public : u&iMY3=  
# j_<iy  
template < typename T > P=)&]Pz  
  struct result_1 ^#H%LLt  
  { uT5sLpA|6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UMg*Yv%  
} ; AZmABl  
[:HT=LX3  
template < typename T1, typename T2 > ]-o0HY2  
  struct result_2 GEg8\  
  { 9(%ptnya  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0]dL;~0y.  
} ; Kvu0Av-7  
kf3yJP/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W$x'+t5H  
a95QDz  
template < typename T > ]jUxL=]r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LL~bq(b  
  { r?e)2l~C8j  
  return fn(pk(t)); a@&^t(1  
} 3{mu7 7  
template < typename T1, typename T2 > =O qw`jw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1/t}>>,M  
  { J%?'Q{  
  return fn(pk(t1, t2)); B!vI^W  
} 4uU G0o  
} ; H];QDix?  
yNk9KK)  
.Dw^'p>  
一目了然不是么? =K<8X!xUW  
最后实现bind J$)lYSNE  
qb+vptg@I  
Fe(qf>E  
template < typename Func, typename aPicker > 5feCA ,v7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R3]Ra&h6N)  
  { m6P!#=a:l<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,UFr??ZKm  
} ^L&hwXAO:  
Bc {#ia  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?#F}mOVAa  
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。 :Mss"L820  
wo;`D  
十一. phoenix @u./VK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `I.Uw$,P  
* i[^-  
for_each(v.begin(), v.end(), Z 8??+d=  
( mlgw0   
do_ ?]S!-6:  
[ dP(*IOO.  
  cout << _1 <<   " , " 1mw<$'pm0  
] H26'8e  
.while_( -- _1), ~F`t[p  
cout << var( " \n " ) J4 yT|  
) v)(tB7&`=  
); >$]SYF29  
4_3 DQx9s  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y0Pr[XZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i%7b)t[y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gt5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b??k|q  
;C8'7  
&xF 2!t`  
template < typename Cond, typename Actor > dU]>  
class do_while gt3;Xi  
  { >pKu G#  
Cond cd; =N-,.{`  
Actor act; oWVlHAPj  
public : fu/v1Nhm  
template < typename T > ~Tv %6iaeE  
  struct result_1 [c@14]e  
  { v4}kmH1  
  typedef int result_type; _zQ3sm  
} ; YShtoaCx>  
?@ ei_<A{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #NM .g  
#`6A}/@.+  
template < typename T > h<oQ9zW)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <tZPS`c'_  
  { 1MdVWFKXV  
  do \*#9Ry^f  
    { UOrf wK  
  act(t); jP6;~[rl  
  } 36D-J)-Z  
  while (cd(t)); ;|v6^2H"  
  return   0 ; v>TI.;{y  
} WP1>)  
} ; 8phc ekh+  
C% <[mM  
2U6j?MyH2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b'Gn)1NE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6KmF 9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 kW&{0xkGR  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <o5+*X  
下面就是产生这个functor的类: q2}<n'o+  
MjMPbGUX{  
6N >ksqo8%  
template < typename Actor > mqGp]'{  
class do_while_actor x\j6=|  
  { |2!/<%Yr`  
Actor act; /U[Y w)  
public : .}.5|z} A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yKEE @@}\  
B[^mWVp6L  
template < typename Cond > O&93QN0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T`46\KkN  
} ; Zg%SE'kK  
vs|>U-Mpw~  
@RKw1$BA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =V:rO;qX+@  
最后,是那个do_ 5Bw  
3`4g*wO  
j r6)K;:.  
class do_while_invoker V|vU17Cgy  
  { }pKHa'/\  
public : GYot5iLg  
template < typename Actor > %&9tn0B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v4sc  
  { D,+I)-k<  
  return do_while_actor < Actor > (act); F7^d@hSV  
} :Vq gmn  
} do_; j3F[C:-zY  
]* -9zo0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -\yaP8V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F(/^??<5  
最后来说说怎么处理break和continue Owalt4}C  
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。 -nG3(n&wB  
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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