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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pEJ#ad  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YcEtgpz@  
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, <b3x(/  
b^+Fs  
7B VXBw  
G)4 ZK#wz  
  class filler ipgN<|`?@  
  { ]gjr+GV  
public : .$n$%|"H-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aViJ   
} ; 4|I7:~  
<e$5~Spc  
^7J~W'hI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q>##hG:m  
t@l(xnsV  
.Gjr`6R  
dw'<"+zO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5~v(AB(x  
.ou!g&xu  
7AS.)Q#=x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Smi%dp.  
m*Q[lr=  
Q@ykQ  
hg$qb eUl  
二. 战前分析 +R3\cRM  
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。 (rau8  
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 <W=~UUsn  
K'a#Mg  
'Wo?%n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ocb%&m ;i  
  /* --------------------------------------------- */ !hwzKm=%N  
vector < int *> vp( 10 ); ^aGZJiyJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3P%w-qT!N  
/* --------------------------------------------- */ |G|*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @>qx:jx(-S  
/* --------------------------------------------- */ /5L'9e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UIC\CP d  
  /* --------------------------------------------- */ +,ZU TG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H5 p}Le  
/* --------------------------------------------- */ V)_H E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [8B tIv  
pCB 5wB  
:w?:WH?2L  
vLi/'|7  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZX~>uf\n  
1._1, _2是什么? vB&F_"/X2  
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。 > C*?17\  
2._1 = 1是在做什么? `@VM<av  
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。 .( TQ5/ ~  
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。 12%z3/i  
<M5{.`o  
jsZiARTZRl  
三. 动工 /Bg6z m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l(3'Re  
se^NQ=  
s$SU vo1J  
XvfcPI6  
template < typename T > 7eaA]y~H  
class assignment yDu yMt#  
  { > {'5>6u  
T value; j?d;xj  
public : -D&.)N9ctQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} | o;j0  
template < typename T2 > .!7Fe)(x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $M}k%Z  
} ; Ak %no3:9  
b@{%qh ,C  
2|T|K?R^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *_2O*{V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GY0XWUlC  
oP43NN~  
:Ul'(@  
PsF- 9&_  
  class holder @1J51< x  
  { z$I[kR%I{  
public : N+C%Z[gt[  
template < typename T > >Rl0%!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O]$*EiO\  
  { 6ywnyh  
  return assignment < T > (t); h=i A;B^>  
} LP0;n\  
} ; 6.`}&E  
!R] CmK  
Kd ryl   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jFJW3az@z  
:$GL.n-?  
  static holder _1; RJ=c[nb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wM2)KM}$  
U 3wsWSO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B4\:2hBq  
而不用手动写一个函数对象。 qJbhPY8Ak  
[i<$ZP  
8a":[Q[  
f2R+5`$  
四. 问题分析 -Z/6;2Q  
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|R3,<Q]  
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。 `/gEKrhL-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u$Pf.#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gct&}]3pm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0%q ctZy  
YP .%CD(K  
五. 问题1:一致性 U:pLnNp`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Un8#f+odR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H(5ui`'s  
~q#[5l(r8  
struct holder w ufKb.4`  
  { 9Ww=hfb5UW  
  // *'`3]!A  
  template < typename T > lo>-}xd  
T &   operator ()( const T & r) const 9m#H24{V'  
  { 9 +N._u  
  return (T & )r; r=P$iG'&  
} ,,C~j`F  
} ; !7,K9/"  
@6I[{{>X  
这样的话assignment也必须相应改动: Jq?^8y  
S7#^u`'Q_^  
template < typename Left, typename Right > yaYIgG  
class assignment J7 *G/F  
  { UtGd/\:  
Left l; n/-p;#R  
Right r; 2Xj-A\Oh~  
public : :+gCO!9Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q*<J $PI  
template < typename T2 > MSYLkQ}_b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eqUn8<<s  
} ; Z>MJ0J76]  
#LNB@E  
同时,holder的operator=也需要改动: L2/<+ Zw  
<76=H]h~  
template < typename T > K9z_=c+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r/s&ee  
  { *C:q _/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6!Tf'#TV~!  
} Lct+cKKU  
1vR#FE?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [}xIg8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9>$%F;JP44  
|qudJucV  
return l(rhs) = r; E{k%d39>  
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。 L[[H&#\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A0N ;VYv  
~_l: b  
template < typename Tp > !i"9f_  
class constant_t  h?pGw1Q  
  { 2sd=G'7!  
  const Tp t; b09#+CH?  
public : |\r\i&|g1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r^o}Y  
template < typename T > 6Nd_YX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const as!|8JE`  
  { ow>[#.ua  
  return t; E<m"en&v  
} Dk{nOvZu<  
} ; EBn:[2  
Vo9)KxR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 abk:_  
下面就可以修改holder的operator=了 dE9aE#o  
{*=5qV}  
template < typename T > C7*Yg$`{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B=RKi\K6a  
  { J<P/w%i2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G3?a~n^b  
} s)7`r6w  
~pBxFA  
同时也要修改assignment的operator() /RULPd PH  
k^%TJ.y@  
template < typename T2 > =B{$U~}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DrCfC[A~]  
现在代码看起来就很一致了。 nrD=[kc!w  
$, @ rKRY  
六. 问题2:链式操作 CPCB!8-5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }-]s#^'w  
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。 TXk"[>,:H  
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。 UNH}*]u4`  
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。 Y8CYkJTAD-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MvjwP?J]  
r'JK$9  
template < typename T > >,Swk3  
struct result_1 T.Y4L  
  { Yr(f iI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +WEO]q?K  
} ; ?Kz` O>"6  
ah@GSu;7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: U>M>FZ  
Z(`K6`KM  
template < typename T > vR.6^q  
struct   ref %^@0tT  
  { Fb4S /_ V  
typedef T & reference; E":":AC#  
} ; k}a!lI:  
template < typename T > ?B31 t9  
struct   ref < T &> YwTtI ID%  
  { K]azUK7  
typedef T & reference; ^J=txsx  
} ; sAAIyPJts  
O!cO/]<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y?SJQhN6W  
oTa+E'q  
template < typename T > I3=Sc^zz&V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Wv'B[;[)  
  { Vblf6qaBs  
  return l(t) = r(t); 5suSR;8  
} Cr\/<zy1-e  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a +Qj[pS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pDS4_u  
fHp#Gi3Lz  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \Hx#p`B%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  k`zK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @[ N~;>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 si4=C  
最后的布局是: w0>)y -  
                Add [~H`9Ab=  
              /   \ 3mn-dKe((  
            Divide   5 )$.9Wl Q  
            /   \ Y7I  
          _1     3 .c K  
似乎一切都解决了?不。 |vE#unA  
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。 ]V7hl#VO  
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。 ;7{wa]  
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: hzVr3;3Zn  
VTkT4C@I;Y  
template < typename Right > 24k}~"We  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H0Xda.Y(  
Right & rt) const <}>-ip?  
  { WED7]2>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gM]/Y6 *$b  
} \FX3=WW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^g"6p#S=n  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]o[HH_`s@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *VAi!3Rx;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^Q:`2C5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G`K7P`m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? KUV{]?'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: dKG<"  
j>=".^J  
template < class Action > (.t:sn"P  
class picker : public Action }{PtQc6RL!  
  { ~oyPmIcb  
public : W| eG}`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m#(x D~V  
  // all the operator overloaded D#(L@ {vC  
} ; M4]|(A  
R5~m"bE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C8SNSeg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dNmX<WXG  
n m$G4Q  
template < typename Right > 6/C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J)~=b_'<  
  { g4932_tC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N^>g= Ub  
} 3Sb%]f5(  
r!=VV!XZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g9`ytWmM  
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。 #_5+kBA+>'  
XX+rf  
template < typename T >   struct picker_maker 0;`PHNBq  
  { Fsdn2{g8U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +1A<kJ  
} ; Lg53 Ms%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <0MUn#7'  
  { Kn]WXc|("  
typedef picker < T > result; hj[g2S%X  
} ; lKSI5d  
\p|!=H@  
下面总的结构就有了: T{Q&}`D)r  
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。 <i?-x&Q?=  
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。 Sa(r l^qZ2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7tnzgtal  
至此链式操作完美实现。 (6aZQ`H  
uSbg*OA  
}gt~{9?c  
七. 问题3 ,4UJ| D=J  
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。 @TT[H*,  
[! o -F;  
template < typename T1, typename T2 > kE|#mI[>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ot6 P q}  
  { J)+eEmrU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  ,1kV9_x  
} !pXz-hxKT  
(\_d'Js(;  
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: (/BkwbJyE  
Ke!O^zP92  
template < typename T1, typename T2 > D~,R @7  
struct result_2 <>GyG-q  
  { p5hP}Z4r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 60$    
} ; y%AJ>@/;  
>TJ$Z3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vUNE! j  
这个差事就留给了holder自己。 pu#<qD*w  
    2HNS|GHb&  
&c !-C_L 2  
template < int Order > ]y$C6iUY*  
class holder;  -"H9W:  
template <> *l} 0x@  
class holder < 1 > E{B<}n|}&  
  { u?i1n=Ne  
public : "+60B0>sc  
template < typename T > ^u74WN  
  struct result_1 =+WFx3/  
  { 'r0gqtB  
  typedef T & result; `w }"0+V  
} ; +cN2 KP  
template < typename T1, typename T2 >  q\"$~*  
  struct result_2 N"{o3QmA  
  { BcWReyO<M  
  typedef T1 & result; >oNs_{  
} ; T@XiG:b7  
template < typename T > +d96Z^KUhv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SfR_#"Uu  
  { 9p<l}h7g  
  return (T & )r; HmKE>C/  
} 8a {gEZT,  
template < typename T1, typename T2 > 6P8X)3CE<T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o\#e7Hqbh  
  { 3{=4q  
  return (T1 & )r1; MJoC*8QxM  
} ~]Jfg$'  
} ; <Th.}=  
j7zQ&ANF  
template <> D1a4+AyI  
class holder < 2 > vbU{Et\ ^  
  { !k^\`jMzw  
public : 'UKB pm/  
template < typename T > ,q1RJiR  
  struct result_1 FE.:h'^h  
  { K9iR>put  
  typedef T & result; (A_9;uL^_  
} ; >E#4mm  
template < typename T1, typename T2 > k,J?L-F  
  struct result_2 4{ &   
  { UWp(3FQ  
  typedef T2 & result; K[H$qJmPX  
} ; MtljI6  
template < typename T > o/#e y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j~0hAKHG  
  { z#b6 aP  
  return (T & )r; d!cx%[  
} a>6p])Wh  
template < typename T1, typename T2 > \uH;ng|m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rh|&{Tf  
  { e"Z~%,^A  
  return (T2 & )r2; z!tHn#  
} t<-Iiq+tL  
} ; $= gv  
@NZ?D0"  
U.\kAEJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 VlH9ap  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,h"M{W$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q6E80>  
4U3T..wA  
return l(i, j) = r(i, j); d?JVB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LdL< 5Q[  
/}wGmX! -!  
  return ( int & )i; ygHNAQG~  
  return ( int & )j; &f$jpIyVX  
最后执行i = j; \W4SZR%u  
可见,参数被正确的选择了。 OWU]gh@r  
6k-]2,\#  
rz(DZV  
gg=z.`}  
98l#+4 +  
八. 中期总结 '` n\YO.N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U}NNb GQj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >i '3\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l\H9Io3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z=ho7i  
TAP/gN'  
Rh39x-`Z  
xJ4T7 )*  
iVA_a8}  
k~R_Pq S  
九. 简化 JP#m} W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -<.>jX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x~ I cSt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RSy1 wp4W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4&tY5m>  
  +-*/&|^等 )<+Z,6  
2. 返回引用。 X@B+{IFC  
  =,各种复合赋值等 &}WSfZ0{  
3. 返回固定类型。 gxF3gM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vg<_U&N=-r  
4. 原样返回。 qzq>C"z\Y$  
  operator,  u >x2  
5. 返回解引用的类型。 R]dc(D  
  operator*(单目) 3.soCyxmc  
6. 返回地址。 s f%=q$z  
  operator&(单目) LGK}oL'  
7. 下表访问返回类型。 xZ .:H&0G  
  operator[] :E.mU{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *fl1 =Rfr  
  operator<<和operator>> !JJY ( o  
27)$;1MT:  
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。 $OmtN"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: | r2'B  
7#Mi`W  
template < typename Left > Q16RDQ*  
struct value_return % 30&6"  
  { 7p|Pv;wp|  
template < typename T > {R(q7ALR  
  struct result_1 778a)ZOzb  
  { ${ e{#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o)w'w34FCT  
} ; 5'@}8W3b  
=5+:<e,&  
template < typename T1, typename T2 > TJ#<wIiX  
  struct result_2 %h^; "|Z  
  { Ta~Ei=d^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K@+&5\y]  
} ; .DHPKz`W0  
} ; *PD7H9m  
&r jMGk"&  
>[NNu Y~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k: D<Q  
a&9+<  
下面我们来剥离functor中的operator() -GQ`n01  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fi`*r\  
@r=O~x  
return l(t) op r(t) G3m+E;o1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !Vy/-N  
return op l(t) !M\8k$#"n  
return op l(t1, t2) 8KN0z<  
return l(t) op whr[rWt@>  
return l(t1, t2) op Z+JPxe#7  
return l(t)[r(t)] EQ\/I( =l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bt"*@NJ$  
o^H.uBO{  
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: '8PZmS8X9  
单目: return f(l(t), r(t)); +uLl3(ml  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0.qnbDw_  
双目: return f(l(t)); gM&XVhQJ\  
return f(l(t1, t2)); )$XcO]  
下面就是f的实现,以operator/为例 6;Wns'  
u8 Q`la  
struct meta_divide |L,_QXA2  
  { 7\HjQ7__  
template < typename T1, typename T2 > SN' j?-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0M-=3T  
  { 16Cd0[h?  
  return t1 / t2; @T)kqT  
} plN:QS$  
} ; f0S$p R  
=~yRgGwJ  
这个工作可以让宏来做: e#BxlC  
n|q $=jE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sQwRlx  
template < typename T1, typename T2 > \ K+|G9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %m)vQ\Vtx  
以后可以直接用 'ioX,KD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -Ph"#R&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yI$KBx/]n  
(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。。。)  OXDEU.  
=e*S h0dK  
dT?mMTKn+  
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 l^!raoH]q  
I'[gGK4 F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <Ukeq0  
class unary_op : public Rettype ]?c9;U  
  { 1{1 5#W  
    Left l; "d"6.ND  
public : h\-3Y U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 46 [k9T  
JIL(\d  
template < typename T > q!f'?yFYK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GBSuTu8  
      { wjy<{I  
      return FuncType::execute(l(t)); ]Ub"NLYV  
    } -RI&uFqOI  
,)?!p_*@:  
    template < typename T1, typename T2 > 4m1@lnjp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  \uG^w(*)  
      { yo^M>^P\N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *jCHv  
    } >v#6SDg  
} ; e5 N$+P"  
t XfXuHa  
2,'~'  
同样还可以申明一个binary_op 6v?tZ&, G  
5D+rR<pD}"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FeL!%z  
class binary_op : public Rettype pd dumbp  
  { `}.jH1Fx/m  
    Left l; adY ,Nz  
Right r; R+r;V]-/  
public : {&TP&_|H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9s4>hw@u  
{iXQUj  
template < typename T > .C|dGE?,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const __%){j6  
      { 3;?DKRIcX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GahIR9_2  
    } l3N '@GO  
'r'+$D7  
    template < typename T1, typename T2 > Rt.2]eZEJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  |\FJ  
      { \)M EM=U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6DVHJ+WTV  
    } ?G>E[!8ev  
} ; blx"WVqo  
B,b^_4XX$  
U+G8Hs/y  
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 ovk^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W4#E&8g%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^V0I!&7lx  
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。 Ju-#F@38  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D4jZh+_|S  
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。。。 lw`$(,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]u|5ZCv0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {VE1c'E"V?  
下面是修改过的unary_op +<Y1`kV)  
|-9##0H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9}T(m(WQVu  
class unary_op *RD<*l  
  { ~--b#o{  
Left l; 6 m%/3>q  
  *#.Ku(C+  
public : \2Yo*jE}  
#X"fm1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m$`4.>J  
.R^q$U~v3  
template < typename T > t=IM"ZgfL  
  struct result_1 0ZJrK\K;  
  { 6m0- he~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &[t} /+)  
} ; 9~v#]Q}Z}4  
uoq|l  
template < typename T1, typename T2 > byHXRA)39  
  struct result_2 CqLAtS X7  
  { 0zpA<"S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zB8J|uG  
} ; , }B{)  
YeI|&FMX  
template < typename T1, typename T2 > .2 }5Dc,eR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ._p^0UxT  
  { 9gFfbvd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5Z_aN|Xn  
} _N"c,P0  
Q"k #eEA  
template < typename T > _| >bOI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i\zN1T_  
  { MZt&HbD-  
  return OpClass::execute(lt(t)); a?X #G/)  
} r)gtx!bx  
uA%cie  
} ; 08z?i  
rsD? ;XzH  
JqK-vvI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }g"K\x:Z  
好啦,现在才真正完美了。 G(hzW%P  
现在在picker里面就可以这么添加了: `aL4YH-v  
iza.' Mm~  
template < typename Right > FT h/1"a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /t04}+,e ^  
  { V4. }wz_Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9u1Fk'cxG,  
} yHmNO*(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `aM8L  
a;v;%rs  
;m}o$`  
Lu[xoQ~I  
lj %k/u  
十. bind `7Dj}vVu  
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。 $uUJV% EX  
先来分析一下一段例子 yb-/_{Y  
wV"C ,*V  
d=a$Gd_$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +pjU4>)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *}Gu'EU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?j$*a7[w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \l?.VE D  
我们来写个简单的。 ^ oh%Ns  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u4~( 0  
对于函数对象类的版本: nE"0?VNW$  
M7 gM#bv>L  
template < typename Func > wb6$R};?  
struct functor_trait CW@G(R  
  { &\Yd)#B/  
typedef typename Func::result_type result_type; 8Og)(BC  
} ; 7WN$ rl5/  
对于无参数函数的版本: EK}QjY[i  
D,SL_*r{  
template < typename Ret > ?sbM=oo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KDYyLkI dr  
  { C72btS  
typedef Ret result_type; P"k,[ZQ  
} ; y5:al7*P  
对于单参数函数的版本: MJ~)CiKgN  
`bEum3l\6]  
template < typename Ret, typename V1 > -P$E)5?^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Yd$64d7,h  
  { N0&#fXO  
typedef Ret result_type; nXxSv~r  
} ; 5h>t4 [~  
对于双参数函数的版本: /[Sy;wn  
l&m'?. g f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !' jXN82  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ybVdWOqv  
  { $:<G=  
typedef Ret result_type; 6| {uZNz  
} ; d5tp w$A  
等等。。。 p&(~c/0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^g*/p[  
<=&7*8u0+  
template < typename Func > G+l9QaFv  
struct func_return +ywd(Tuzm  
  { eE[/#5tK  
template < typename T > ?mW;%d~]  
  struct result_1 -cnlj  
  { *!x/ia9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +hd1|qa4  
} ; ,__|SnA.  
s`"ALn8m  
template < typename T1, typename T2 > .X(ocs$}  
  struct result_2 da53XEF&  
  { ^p!bteA>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m#(ve1E  
} ; Id'@!U:NA  
} ; ti9 cfv>  
!YEU<9  
G/C5o=cY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N0G-/  
Eb=;D1)y]  
template < typename Func, typename aPicker >  \ l8$1p  
class binder_1 d<l-Ldle  
  { ,JmA e6  
Func fn; Y4dTv<=K@i  
aPicker pk; ?4}EhXR(  
public : r.;(Kx/M  
IWcYa.=tZ  
template < typename T > },5_h0  
  struct result_1 7w=%aW|  
  { #%g~fh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iXDQ2&gE*  
} ; CQNt  
@7 *Ag~MRb  
template < typename T1, typename T2 > er0ClvB  
  struct result_2 n"{oj7E0a  
  { v]HiG_C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -/ #tQ~{gs  
} ; <ArP_! `3  
Zm@ O[:~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WtTwY8HC  
X*'-^WM6  
template < typename T > IK-E{,iKc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;zO(bj>  
  { >AW=N  
  return fn(pk(t)); hrRX=  
} A fctycQ-  
template < typename T1, typename T2 > KCed!OJ+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &p$SFH?s  
  { <P3r}|K  
  return fn(pk(t1, t2)); Xsc5@O!  
} HSOdqjR*  
} ; :=tPC A=  
a4}2^K  
_r|$H_#  
一目了然不是么? M_4g%uHG  
最后实现bind PaFJw5f  
otO6<%/m  
]Zim8^n?`.  
template < typename Func, typename aPicker > 1W5\   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VPTT* a`  
  { )Cz^Xp)#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0ZV)Y<DJ  
} [@= [< _r  
r\"O8\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Sn/~R|3XA7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Mf&W<n^j  
<8 At =U  
十一. phoenix v;;X2 a1k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: puv*p %E  
^F~e?^s  
for_each(v.begin(), v.end(), [,a O*7 N  
( wDZFOx0#8  
do_ DwZt.*  
[ ys;e2xekg  
  cout << _1 <<   " , " @"HR"@pX  
] @:xO5L}Io  
.while_( -- _1), D.<CkD B  
cout << var( " \n " ) &hba{!`y  
) WL}6YSC  
); =D4EPfQn1  
LZG^\c$  
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: v-) eT  
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 ]T(O;y*m   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "=<l Pi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UUY-EC7X  
k&DH QvfB  
bYdC.AE  
template < typename Cond, typename Actor > "ngYh]Git$  
class do_while KX)xCR~  
  { 4W.;p"S2  
Cond cd; %`}CbD6  
Actor act; uPV,-rm[F_  
public : $_Qo  
template < typename T > :*&wnQMKR  
  struct result_1 ojVpw4y.  
  { M Zw%s(lv  
  typedef int result_type; G"TPu _g  
} ; _u;^w}0  
#fGb M!3p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9rao&\eH  
_ |TE )h  
template < typename T > n/?5[O-D]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5.[{PJ]bq  
  { 9$Mi/eLG2N  
  do dY\"'LtF  
    { e|Sg?ocR  
  act(t); `z` `d*_  
  } @mJN  
  while (cd(t)); 9'toj%XQ  
  return   0 ; Hs=!.tZ,  
} 7^iF,N  
} ; 6ddkUPTF  
/2dK*v0  
p!aeL}g`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g-p OO/|  
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。 SC2C%.%l`  
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。 q qzQKN  
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。 : 6>H\  
下面就是产生这个functor的类: HB`pK'gz  
v[a#>!;s  
2 J4|7UwJ  
template < typename Actor > ;mi0Q.  
class do_while_actor _;B!6cRLps  
  {  29sgi"  
Actor act; 0!vC0T[  
public : xk|$Oa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ri JyH;)  
eN> (IW  
template < typename Cond > >>$IHz4Z"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RaU.yCYyu  
} ; !W%HAlUAG[  
X^|oY]D  
zK-hNDFL{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (uG4W|?p  
最后,是那个do_ D8?$Fn=  
BRD'5 1]|  
}uHc7gTBF7  
class do_while_invoker a ^)Mx9  
  { b(Z%#*e  
public : n/,7ryu  
template < typename Actor > k@8#Byl|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |O4A+S  
  { .@6]_h;  
  return do_while_actor < Actor > (act); +cV!=gDT  
} 7 $9fGo  
} do_; "}OFwes  
q5vs;,_ |  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /2@%:b)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0X0D8H(7Q  
最后来说说怎么处理break和continue ;n;^f&;sJ  
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。 =` i 7?  
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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