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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h&+dIk\[3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M1^?_;B  
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, bu[v[U4  
kzG m D i  
+ RX{  
TKpka]nJ  
  class filler njveZav  
  { F$UvYy4O d  
public : ,YYyFMC7S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #Mt'y8|}$  
} ; ugEh}3  
bwG2=  
^[no Gjy  
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: 1D03Nbh|5  
\`\& G-\  
+_tK \MN  
.eAN`-t;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QAigbSn]  
G[1:<Vg8  
sr+* q6W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z~o6%_xe  
\WG6\Zg0A  
|*5Kfxq  
C9[Jr)QX  
二. 战前分析 hPa:>e  
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。 ^uIP   
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 &13qlc6  
k{<]J5{7  
'c3P3`o,;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UI}v{05]  
  /* --------------------------------------------- */ \kU0D  
vector < int *> vp( 10 ); aA?Uf~ "t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &FF%VUfQJ  
/* --------------------------------------------- */ 96UL](l(`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HV-c DL  
/* --------------------------------------------- */ ;0ap#6T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )mw#MTv<[  
  /* --------------------------------------------- */ +:3K?G -  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ct+ ;W  
/* --------------------------------------------- */ t{#B td  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FS7 _ldD  
>J+'hm@  
cRPW  
;/w-7O:  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q H:k5V~  
1._1, _2是什么? _KBN  
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。 j^#4!Ue  
2._1 = 1是在做什么? @:u>  
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。 YvD+Lk'hm  
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。 P,-f]k[_  
@sUYjB  
hh/C{ l  
三. 动工 ;i*<HNQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `)Z"||8K  
EkotVzR5  
!sWKi)1  
`yYoVu*  
template < typename T > U.]5UP:a  
class assignment -`nQa$N-  
  {  xE.K  
T value; NUBf>~_}  
public : 0$)uOUVJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} HBHDu;u  
template < typename T2 > \c1u$'|v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5VD(fW[OW]  
} ; cPD&xVwq>  
IE7%u 92  
b&[bfM<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dU`kJ,=Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Bx9R!u5D  
Ws%@SK  
:.8@ xVH  
GCaiogiBg  
  class holder }+/j/es{]  
  { B:Y"X:Y  
public : iNj*G j  
template < typename T > oasp/Y.p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |>_e& }Y%L  
  { \*x'7c/qg  
  return assignment < T > (t); rCt8Q&mzf  
} i\~@2  
} ; 3@#WYvD  
Er /:iO)_  
/-%0y2"7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g{|F<2rd[m  
\4$V ;C/n,  
  static holder _1; \ZN>7?Vs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ncw)VH;_-  
SI_u0j4%*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }7?n\I+n"  
而不用手动写一个函数对象。 sz;B-1^6  
P1cI]rriW  
in}d(%3h  
z~8`xn,  
四. 问题分析 %gBulvg  
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。 w[ )97d  
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。 ,#n$YT7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N@}5Fnk-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EWz,K] _'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1eod;^AP9  
1ym^G0"s  
五. 问题1:一致性 &+0WZ#VI  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {`RCh]W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 py \KY R  
)W,tL*9[  
struct holder m9~cQ!m  
  { 0iS"V^aH  
  // vs=8x\W  
  template < typename T > }EJAC*W,  
T &   operator ()( const T & r) const s=KK)6T  
  { M3m)uiz  
  return (T & )r; b}&2j3-n,  
} 8d|/^U.w~V  
} ; DIAHI V<  
Dk ^,iY(u  
这样的话assignment也必须相应改动: su2|x  
{&u`d.Lk2p  
template < typename Left, typename Right > 2!@ER i  
class assignment hYvWD.c}  
  { ZMp5d4y5  
Left l; g>gVO@"b2  
Right r; +K2p2Dw(k  
public : d2\#Zlu<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oGIh:n7 q+  
template < typename T2 > Nqy)jfyex  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _;z IH5 H  
} ; Z [[AmxE'l  
mFk6a{+YX  
同时,holder的operator=也需要改动: "UM*(&  
Z'Uc}M'U  
template < typename T > %"yy8~|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :t)<$dtf[  
  { VbU*&{j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Nbyc,a[o  
} :`Sd5b>  
+HAd=DU  
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。  []L yu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QmiS/`AAv  
1uwzo9Yg  
return l(rhs) = r; !3*:6  
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。 }c]u'a!4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [D$% LRX  
Uo]x6j<  
template < typename Tp > "|,;~k1  
class constant_t T[(4z@d`5  
  { ]y kMh  
  const Tp t; f.e4 C,  
public : }LA7ku  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +$CO  
template < typename T > #Y_v0.N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E9N.b.Q)  
  { *B*dWMh  
  return t; -|cB7 P  
} !'5t(Zw5  
} ; ^`*p;&(K\^  
'Dx_n7&=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hLo'q^mGr  
下面就可以修改holder的operator=了 B[IqLD'6  
Z*Lv!6WS  
template < typename T > o0 &pSCK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .E/NlGm[  
  { mo*ClU7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +)<H,?/  
} 7dh--.i  
hsJS(qEh.'  
同时也要修改assignment的operator() <#ZDA/G(  
A5q%yt I  
template < typename T2 > \L5h&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2;`F` }BA  
现在代码看起来就很一致了。 \L]T|]}(  
y%Wbm&h  
六. 问题2:链式操作 +cf.In,{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <8sy*A?0z  
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。 Su>UXuNdE#  
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。 7nl  
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。 ;=i$0w9W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct au?5^u\  
VGL!)1b  
template < typename T > l(A>Rw|  
struct result_1 \f-HfYG  
  { /9k}Ip  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _[p@V_my  
} ; O{&wqV5m"  
.NX>d@ Kc  
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: 'kE^oX_  
EG oe<.  
template < typename T > 6i=Nk"d  
struct   ref /OsTZ"*.2/  
  { =5D@~?W ZG  
typedef T & reference; Z.{r%W{2  
} ; "v[?`<53^l  
template < typename T > -MTO=#5z  
struct   ref < T &> }DzN-g<K  
  { 1 GB  
typedef T & reference; i9B1/?^W&  
} ; ;sZHE &+  
s]@k,%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <uL0 M`u3  
15U[F0b  
template < typename T > >&DNxw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @;P\`[(*  
  { 0o*  
  return l(t) = r(t); ;Y"*Z2U  
} d_!l RQ^N  
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。 5;yVA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y:3\z?oV[  
oP`yBX  
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 \-scGemH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qE)G;Y<,1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @;T?R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1Zi(5S)  
最后的布局是: W:XN!  
                Add $/XR/  
              /   \ nq3B(  
            Divide   5 99mo]1_  
            /   \ 7nOn^f D  
          _1     3 AOVoOd+6  
似乎一切都解决了?不。 ]>'yt #]  
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。 3!<} -sW4  
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。 B_uAa5'  
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: oHj64fE9  
U.0bbr  
template < typename Right > \[5mBuk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ymr\8CG/  
Right & rt) const >x 6$F*:W}  
  { VQ]MJjvb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ix*xm. 4m  
} DUOSL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,`nl";Zc  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 l0g`;BI_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |= U(8t  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D-!#TN`Y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 BH$+{rZ8t  
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? 3V2w1CERE  
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: j"Vb8}  
9CW8l0  
template < class Action > YTo^Q&  
class picker : public Action GP,xGZZ  
  { |0A:0'uA!  
public : z,#3YC{'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q`4]\)Dp  
  // all the operator overloaded c-, 6k  
} ; /qalj\ud  
nM,5KHU4a  
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。 DZ9qIc}Y  
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: TV&4m5  
{aRZBIv  
template < typename Right > O&c~7tM%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $xsmF?Dsx5  
  { QW_QizR>|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {x8UL7{  
} $}/Q%r  
Q8sCI An{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %=O$@.%Zc  
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。 Hxm CKW!  
av*M #  
template < typename T >   struct picker_maker gc6T`O-_;  
  { {<_9QAS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iTq~ ^9G  
} ; r31H Zx1^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /Dn  
  { \jcEEIEi  
typedef picker < T > result; l .wf= /  
} ; 4{1 .[##]o  
;PrL)!  
下面总的结构就有了: ?fXlrJ  
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。 1q[vNP=g&  
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。 +^6v%z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W%k0_Y/5  
至此链式操作完美实现。 P=jbr"5Q:  
rLm:qu(F1  
dGb]`*E  
七. 问题3 ,UD,)ZPf[  
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。 }ST0?_0F*  
yv!,iK9  
template < typename T1, typename T2 > ^9Je8 @Yu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "[LSDE"(  
  { VC6S4FU4K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [Bz'c1  
} uPtHCP6  
UkY `&&ic  
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: &xwAE*}  
7 i |_PP_  
template < typename T1, typename T2 > ;7]Q'N  
struct result_2 G*f5B  
  { 2 #+g4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VK)K#!O8  
} ; [-bT_X  
vKX $Nf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? >iCkvQ  
这个差事就留给了holder自己。 Qs*6wF  
    Bi +a)_K  
rl,6r u  
template < int Order > uW,L<;HnQ  
class holder; ]o(&J7Z6-  
template <> "16-K%}  
class holder < 1 > Czs4jHTa`  
  { B0:[3@P7  
public : F<UEipe/N  
template < typename T > ~!,Q<?  
  struct result_1 <p'~$vK  
  { 9%?'[jJ  
  typedef T & result; fDdTs@)6  
} ; f(O`t}Ed  
template < typename T1, typename T2 > "5-S:+  
  struct result_2 hOX$|0i  
  { oj7X9~ nd  
  typedef T1 & result; _`JY A  
} ; tzxp0&:Z].  
template < typename T > m_TZY_;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jaAv_=93f  
  { #@m*yJg<  
  return (T & )r; d`| W6Do  
} eqSCNYN  
template < typename T1, typename T2 >  +McKyEa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PUUBn"U-  
  { P7I,xcOm  
  return (T1 & )r1; `ecuquX'  
} 'U)|m  
} ; eXaa'bTx  
sg(L`P  
template <> -o+_PL $\  
class holder < 2 > 6/9h=-w&  
  { Musz+<]  
public : ]u_^~  
template < typename T > `F>1xMm  
  struct result_1 n ?%3=~9  
  { #N|)hBz9-  
  typedef T & result; JlF0L%Rc  
} ; E\r5!45r  
template < typename T1, typename T2 > Q~4o{"3.'  
  struct result_2 !}()mrIlP  
  { Z;@F.r  
  typedef T2 & result; Y.?|[x0Wh  
} ; XHO}(!l\  
template < typename T > _9Kdcoh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hnM|=[wM  
  { O\L(I079  
  return (T & )r; <ZJ>jZV0*  
} i&^?p|eKa  
template < typename T1, typename T2 > zjh&?G]:G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W|T"'M_  
  { .ukP)rGe  
  return (T2 & )r2; H{x}gBQ  
} unmuY^+<  
} ; n>\BPiz  
YtNoYOB  
twx8TQ9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ij6ME6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y.yM1 z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (J): >\a]  
BNg\;2r  
return l(i, j) = r(i, j); }0uSm%,"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y}"|J ~  
R,A|"Q  
  return ( int & )i; p]:~z|.Ba  
  return ( int & )j; ?x@BZe  
最后执行i = j; ~?aq=T  
可见,参数被正确的选择了。 M~7?m/Wj  
3Fh<%<=  
:*1Gs,  
qJW>Y}  
DRi!WWivn  
八. 中期总结 muo7KUT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g?(Z+w4A 3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5JI+42S \  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BoP%f '0N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SV]M]CAe  
_3T*[s;H  
+=MO6}5T  
G`w,$:,  
-nO('(t  
uavts9v<  
九. 简化 7(~^6Ql!  
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。 96vv85g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3OFv_<6  
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: 7 .+kcqX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <HG~#oBRq  
  +-*/&|^等 Bw"L!sZ  
2. 返回引用。 !cnH|ePbI  
  =,各种复合赋值等 f9JD_hhP'  
3. 返回固定类型。 s.KJYP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vsoj] R$C  
4. 原样返回。 [_qBp:_j?s  
  operator, Z|d_G}  
5. 返回解引用的类型。 }tx~y-QQ  
  operator*(单目) >S{1=N@Ev=  
6. 返回地址。 . xX xjl  
  operator&(单目) ,y2ur2  
7. 下表访问返回类型。 xVKx#X9yk  
  operator[] >Z|4/PF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G`mC=*M a;  
  operator<<和operator>> r7*[k[^[^  
~srmlBi6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7z=Ss'O]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TDY}oGmNn  
\{G6!dV|S  
template < typename Left > ^gkyi/z  
struct value_return 8c__ U<  
  { oLX6w  
template < typename T > ET _}x7  
  struct result_1 fQuphMOl6  
  { )R ,*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &.<{c `-  
} ; J;"XRE[%5  
-mX _I{BJ  
template < typename T1, typename T2 > <2H 0m  
  struct result_2 ?e]4HHgU]  
  { 66)@4 3V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7\a(Imq  
} ; |EU}&k2  
} ; W .Hv2r3  
PU?kQZU~)  
9KXp0Q?-$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rIge6A>I  
ej%C<0/%n  
下面我们来剥离functor中的operator() #wM0p:<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |.(o4<nx.  
J4lE7aFDA~  
return l(t) op r(t) [mWo&Ph[-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jz%&-e3  
return op l(t) 8% 1hfj  
return op l(t1, t2) p2&KGt X'  
return l(t) op >t*zY~R.  
return l(t1, t2) op 3\mFK$#sr  
return l(t)[r(t)] 6Mk@,\1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8 (.<  
8zVXQ!'  
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>38G]  
单目: return f(l(t), r(t)); 'a"<uk3DT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZklidHL');  
双目: return f(l(t)); 7ky(g'  
return f(l(t1, t2)); -BoN}xE4  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]E=JUYf0  
*ZaK+ B  
struct meta_divide 3tLh{S?uJ  
  { o@pM??&x  
template < typename T1, typename T2 > M $e~Rlw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bQ .y,+  
  { {5%<@<? )  
  return t1 / t2; 3 !}'A  
} "lmiGR*u  
} ; ) Fm  
1km=9[;w'  
这个工作可以让宏来做: )YnB6@=nyk  
>nr1|2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n.A  
template < typename T1, typename T2 > \ E-"Jgq\aC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r`7`f xe  
以后可以直接用 E&K8hY%5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y|lP.N/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;TW@{re  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 41C=O@9m  
uNRGbDMA=  
u YH{4%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S3oU7*OZ  
_` D_0v(X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zzW^ AvR  
class unary_op : public Rettype bpU^|r^W  
  { D l"y|  
    Left l; W&p-Z"=)  
public : Y*AHwc<w`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C]):+F<7  
z&t6,0q`5  
template < typename T > @\q~OyV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |owhF  
      { `iY)3Rq  
      return FuncType::execute(l(t)); O42An$}  
    } nC*/?y*9  
sP&E{{<QTF  
    template < typename T1, typename T2 > /y-P) 3_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k1cBMDSokO  
      { gM= ~dBz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); --/  .  
    } M,{F/Yu  
} ; 9c?izpA  
r8> q*0~s  
J{1O\i  
同样还可以申明一个binary_op !C+25vup  
mee-Qq:}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~/Ry=8   
class binary_op : public Rettype rms&U)?  
  { Xgl>kJy<#  
    Left l; D0-e,)G}V,  
Right r; C1nQZtF R  
public : Vw#07P#A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m7@`POI  
8<G@s`*  
template < typename T > c8Opc"UE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MdKZH\z/  
      { :L?zk"0C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q<UqGj7#   
    } S xgY q  
:V"}"{ (6  
    template < typename T1, typename T2 > j IW:O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const du qu}*Jw  
      { !XicX9n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); un\^Wmbw  
    } jc?Hip'  
} ; $ OR>JnV  
LRI_s>7  
uu/M XID  
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 B\mdOTLQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p$=3&qR 6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8[Qw8z5-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 xv ja  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w_ Ls.K5"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0$ (}\hMLt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J'7Oxjlg  
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) ?L $KlF Y  
下面是修改过的unary_op MaEh8*  
Vz,WPm$I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WGO=@jkf  
class unary_op ~9n@MPS^!  
  { 0<)8 ?ow  
Left l; 9X(bByEO  
  8e-{S~@W  
public : bw[!f4~  
>i.+v[)#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8R z=)J  
OW.ckYt%  
template < typename T > 3646.i[D  
  struct result_1 J?]W!V7C  
  { &@Q3CCDS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jk~T.p?tF  
} ; " pH+YqJ$  
SAoqq  
template < typename T1, typename T2 > n-\B z.  
  struct result_2 g7H;d  
  { ;aF / <r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qle\c[UM5  
} ; W t8 RC  
'5Y8 rv<  
template < typename T1, typename T2 > EmH{G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const toCN{[  
  { G ;z2}Ei  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6 Ym[^U  
} igp4[Hj  
'[HFIJ0K!  
template < typename T > ve.4""\a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hsl8@=_ B  
  { kgQEg)A]!x  
  return OpClass::execute(lt(t)); 55;xAsG  
} $+mmqc8  
xJ3#k;  
} ; $DMeUA\av  
4@bL` L)  
/0r2v/0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "#9WF}  
好啦,现在才真正完美了。 \nJr jH A  
现在在picker里面就可以这么添加了: !Khsx  
2`lit@u&u  
template < typename Right > p#?1l/f"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N\vc<Zpn  
  { |e9}G,1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6=&  wY  
} 2D-*Z=5^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 H7{ 6t(0j  
3v{GP>  
n,0}K+}  
fg,~[%1  
-1< }_*  
十. bind >2wjV"W?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 UdY9*k  
先来分析一下一段例子 |mK d5[$  
9]S}m[8k  
;~@2YPj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X-ml0 =M[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <oR Nd3d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "+rX* ~  
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。 Vb1@JC9b  
我们来写个简单的。 X&Mc NO6"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sQ`8L+oY  
对于函数对象类的版本: / '7WL[<  
Ek 4aC3  
template < typename Func > S'A~9+  
struct functor_trait MVTU$ 65  
  { p%G\5.GcJL  
typedef typename Func::result_type result_type; Bg#NB  
} ; B0YY7od  
对于无参数函数的版本: Fc nR}TE  
JL*-L*|Zcl  
template < typename Ret > }q~A( u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bz24U wcZ  
  { N.VzA 6 C  
typedef Ret result_type; un\"1RdO  
} ; \Q3m?)X=Gd  
对于单参数函数的版本: 5-+Y2tp}  
x &\~4,TN  
template < typename Ret, typename V1 > lh5k@\X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2S/^"IM["  
  { (K2 p3M^  
typedef Ret result_type; #!5GGe{I  
} ; ."h;H^5  
对于双参数函数的版本: B[Tw0rQ  
0.Iw/e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gud!(5'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f[%iRfUFw  
  { Ya>cGaLq  
typedef Ret result_type; 21;n0E  
} ; $ D45X<  
等等。。。 ;id  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `yxk Sb  
?n_Y _)9  
template < typename Func > W58 \V  
struct func_return Xe%n.DW m  
  { 8HWY]:| oh  
template < typename T > Ds-%\@p  
  struct result_1 k|BEAdQ%M  
  { EKDv3aFQZ#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6b)1B\p  
} ; >Cf]uiR  
[y:6vC   
template < typename T1, typename T2 > OCX?U50am  
  struct result_2 $y`|zK|G-  
  { #_H=pNWe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nhy3E  
} ; 6%5A&&O(b  
} ; @5kN L~2  
aUJ&  
.2u%;)S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QXF>xZ~  
N($j;<Q  
template < typename Func, typename aPicker > Pl 5+Oo  
class binder_1 gzuM>lf*{  
  { [OM Kk#vW  
Func fn; cOS|B1xG  
aPicker pk; !Dun<\  
public : VNMhtwmK,  
jCy2bE  
template < typename T > %5uuB4P&|$  
  struct result_1 )~WxNn3rx  
  { 8IVKS>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5[I 9/4,  
} ; H p1cVs  
T$'Ja'9Kj  
template < typename T1, typename T2 > R (hq Ba/V  
  struct result_2 M>'-P  
  { } #$Y^ +UN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ) .#,1  
} ; AJq'~fC;I  
:yO)g]KF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QPGssQR6  
HeR-;L  
template < typename T > ) I@gy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ##FN0|e&  
  { !5[?n3  
  return fn(pk(t)); E|ZY2&J`4  
} ey y&JjVs  
template < typename T1, typename T2 > m-;u]X=a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZL-@2ZU{1  
  { dp+wwNe  
  return fn(pk(t1, t2)); (z"Cwa@e  
} >yT:eG  
} ; =WN6Fj`  
|QXW$  
^W'\8L  
一目了然不是么? UD"e:O_  
最后实现bind #{<Jm?sU  
E7y<iaA{~  
utRvE(IbmV  
template < typename Func, typename aPicker > /k7`TUK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ptrLnJ|%  
  { ,TP^i 0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cm>8r5LG  
} _RhCVoeB  
wgI$'tI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Lv#DIQ8y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6\'v_A O  
eF:6k qg  
十一. phoenix >WG$!o+R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RYmk6w!w  
+-HaYB|p  
for_each(v.begin(), v.end(), t3G%}d?  
( R1A!ob  
do_ ~"{Kjr#R  
[ >m%\SuXq  
  cout << _1 <<   " , " >|H=25N>;  
] 7nfQ=?XNK  
.while_( -- _1), nqy\xK#.^  
cout << var( " \n " ) Zj!S('hSY  
) G8eAj%88  
); [+>$'Du  
Hd6Qy {,*-  
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: HL*jRl  
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 dIMs{!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aY8>#t?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rnun() plJ  
%xkqiI3Ff  
d\xh>o  
template < typename Cond, typename Actor > 0Tg/R4dI  
class do_while Ca]vK'(  
  { En-eG37 l  
Cond cd; rVFAwbR  
Actor act; 8[ :FU  
public :  /dBQ*f5  
template < typename T > nBZqhtr  
  struct result_1 &2#<6=}  
  { !j( v-pQf"  
  typedef int result_type; l% K9Ke  
} ; x^9W<  
Yq3(,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h`?0=:Tru  
V'\4sPt  
template < typename T > 2u/(Q>#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]:Ocu--  
  { HFvhrG  
  do XR]]g+Z  
    { HO}aLp  
  act(t); "kVN|Do  
  } k7f[aM5]  
  while (cd(t)); [t,grdw  
  return   0 ; H\ 8.T:>  
} ;m{[9i` 2  
} ; )"=BbMfhu  
:G,GHU'/78  
}DY^a'wJ-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \d]&}`'4{f  
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。 NS mo(c >5  
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。 oI/@w  
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。 "f3, w   
下面就是产生这个functor的类: 5"]PwC  
%`-NWAXL  
>c8zMd  
template < typename Actor > , N5Rdgzk  
class do_while_actor -GH#nF3G  
  { .@/5Ln  
Actor act; 5H""_uw  
public : .ikFqZ$$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j#<#o:If  
Kx ?}%@b  
template < typename Cond > [&3G `8hY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L'z;*N3D  
} ; HOtays,#<}  
^5QSV\X  
(~zdS.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t.485L %  
最后,是那个do_ >x (^g~i  
5 -5qm[.;  
6pxj9@X+  
class do_while_invoker o_X"+s  
  { 2p(K0PtX  
public : dD@T}^j *|  
template < typename Actor > Y&]pC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const akrEZ7A  
  { ,Es5PmV@$%  
  return do_while_actor < Actor > (act); I]jVnQ>&  
} bmzs!fg_~R  
} do_; ~KHp~Xs`  
onHUi]yYu{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WVf;uob{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @;JT }R H-  
最后来说说怎么处理break和continue !N?|[n1  
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。 `b# w3 2  
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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