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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B* ?]H*K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AK'[c+2[  
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, B:'J `M"N  
41`n1:-]  
ZCmgs4W!  
LAB=Vp1y3[  
  class filler ,?>s>bHV  
  { ii T"5`KY  
public : >/l? g5{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i,>khc  
} ; K#6P}tf  
&J[:awQX  
"iy  
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: %zG;Q@  
8(pp2rlR  
1S{D6#bE  
J]{QB^?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y0sR6TY)f  
 Uwf +  
`[f*Zv w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L 6 c 40  
> V-A;S:  
O_ `VV*  
} Yb[   
二. 战前分析 IpYM;tYw&  
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。 pMw*9s X  
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 IwQ"eUnK  
4!Fo$9  
NjVYLn<.r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FHj" nB  
  /* --------------------------------------------- */ ur)9x^y  
vector < int *> vp( 10 ); }AB, 8n`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4ezEW|S  
/* --------------------------------------------- */ _ TiuY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ] eotc2?u  
/* --------------------------------------------- */ jyZ  (RB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aS{|uE]  
  /* --------------------------------------------- */ l3Xfc2~ 2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7%5z p|3  
/* --------------------------------------------- */ @$ne{2J3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $ `ov4W  
HVi'eNgo  
uGwm r  
\H1( PA  
看了之后,我们可以思考一些问题: @i 2E\}  
1._1, _2是什么? , ]bhyp  
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。 :ci5r;^  
2._1 = 1是在做什么? %KsEB*' "  
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。 m8A#~i .  
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。 6eLR2  
% Qmn-uZ  
;D3C >7y  
三. 动工 gwLf'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YmL06<Mh  
NP0\i1P>.?  
Px4) >/ z,  
i6^twK)j  
template < typename T > `g(Y*uCp  
class assignment U;YC}r  
  { [$mHv,~  
T value; `#rL*;\uV  
public : joFm]3$;  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,f~J`3(&  
template < typename T2 > "sS}N%!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1Ir21un  
} ; k Z?=AXu  
6/5YjO|a  
F0GxH?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ( l\1n;s*B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H3z: ZTI  
{x|[p_?  
$Ipg&`S"  
Njxv4cc  
  class holder *w|:~g  
  { SEo'(-5  
public : =O&%c%~q  
template < typename T > $mu^G t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *1 uKr9  
  { 52%2R]G!  
  return assignment < T > (t); @P#N2:jwj  
} w^Sz#_2  
} ; CNih6R  
#*D)Q/k  
|t^E~HLm,  
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: . k#U]M  
O9G[j=U  
  static holder _1; }u\])I3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $:8x(&+/@  
m}C>ti`VD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ap.K=-H  
而不用手动写一个函数对象。 bLB:MW\%  
vUN22;Z\  
bfFeBBi  
zZ7;jyD  
四. 问题分析 b+%f+zz*h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3_ r*y9l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r A`V}>Xj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CnU*Jb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^|/TC!v]M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EMh7z7}Rr  
ERUz3mjA/  
五. 问题1:一致性 !02`t4Zc-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~Y`ldL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .7Dtm<K#  
6 hw=  
struct holder |ax3sAg  
  { Ghu#XJB?  
  // h`]Iy  
  template < typename T > u__9Z:+  
T &   operator ()( const T & r) const s(5Y  
  { ]GMe \n  
  return (T & )r; jfP*"uUK  
} *M[?bk~~  
} ; aI%g2 q0f  
:{PJI,  
这样的话assignment也必须相应改动: r(6Y*<  
GOj-)i/_  
template < typename Left, typename Right > FTX=Wyr  
class assignment &4{KV.  
  { <Q3oT  
Left l; RU'=ERYC  
Right r; ?5+.`L9H  
public : Cw iKi^m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1Lc#m`Jln  
template < typename T2 > 6o!!=}'E[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xmNB29#  
} ; -Y1e8H ='  
Z)e/ !~""]  
同时,holder的operator=也需要改动: c>,'Y)8   
TCN8a/@z  
template < typename T > cpe+XvBuK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XR8,Vt)=  
  { L(/e&J@><  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Bgn&:T8<  
} ,MdV;j ~"'  
m.JBOq=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ."TxX.&HE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J &o |QG  
cW~}:;D4  
return l(rhs) = r; e h&IPU S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !SC`D])l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bo,_&4?  
7P%%p3  
template < typename Tp > G|[=/>~B  
class constant_t .\\DKh%  
  { S$f9m  
  const Tp t; aKV$pC<[o  
public : ;PF`Wj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jk"`Z<j~  
template < typename T > +cD<:"L'g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  Qn^'  
  { dl.N.P7}4  
  return t; dah[:rP,n{  
} b1?#81  
} ; teOe#*  
}wWKFX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QgrpBG  
下面就可以修改holder的operator=了 d)B@x`  
@*F"Q1 wI  
template < typename T > Vmc5IPd{\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~9?cn  
  { Av @b!iw+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y_Eb'*PY  
} &qLf@1AD  
3T31kQv{  
同时也要修改assignment的operator() xqXo0  
*w$W2I>b7  
template < typename T2 > w:??h4lt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qBU-~"2t  
现在代码看起来就很一致了。 hMzs*gK  
x* DarSk  
六. 问题2:链式操作 7@#>b E6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h&|[eZt?F  
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。 HvUxsdT  
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。 YSs)HV.8  
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。 .v]IJfRH*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7wWFr  
_G_Cj{w  
template < typename T > ,K>I%_!1  
struct result_1 y6@0O%TDN  
  { Q0$8j-1I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B6=ebM`q  
} ; OBgkpx*Q  
6T>mW#E&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Y4%:7mw~=  
H1 2Fw'2  
template < typename T > h-g+g#*  
struct   ref ke{8 ^X~#  
  { 7;u e  
typedef T & reference; 4)E_0.C  
} ; h,QKd>4:CF  
template < typename T > 9*$t!r{B@  
struct   ref < T &> .\ K_@M  
  { tWo{7)Eb  
typedef T & reference; ^m L@e'r  
} ; 3sc+3-TF  
OL5v).Bb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T} `x-  
1pQn8[sc@  
template < typename T > Ulhk$CPA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }L &^xe  
  { m2 -Sx  
  return l(t) = r(t); =Xm@YVf&ZD  
} (As#^q\>B  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k[0-CB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R|JC1f8P5  
3E7ULK  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ytgcs( /$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $r@ =*(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R[Ll59-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :#2Bw]z&z  
最后的布局是: KjV:|  
                Add "BD~xP(  
              /   \ g! cUF+  
            Divide   5 R{RwTN<  
            /   \ R5"K]~  
          _1     3 wU8Mt#D!  
似乎一切都解决了?不。 :d3bt~b'  
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。 tzZ63@cm  
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。 8m5p_\&  
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: Xsa2(-  
{-ZFp  
template < typename Right > jNu9KlN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yv hA_v  
Right & rt) const z MLK7+  
  { b6W2^tr-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |lXc0"H[o  
} h"`ucC8X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m_hN*v Py  
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。 $`APHjijN  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d#6`&MR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 -g)9R%>-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 UU'|Xz9~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r`%+M7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  R=.4  
S2n39 3  
template < class Action > 4!$s}V=6  
class picker : public Action za#s/b$[  
  { "mX\&%i6\p  
public : ~SQ?BoCI[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R,)}>X|<  
  // all the operator overloaded 8iW;y2qF  
} ; -r#X~2tPzD  
whonDG4WP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dlU'2Cl7d  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lW<PoT  
|4 v0:ETb$  
template < typename Right > AGH|"EWG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -<Hu!V`+  
  { C(S'#cm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1<+2kBuY  
} kR]!Vr*yh  
?!wgH9?8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ktnuNsp  
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。 m1n.g4Z&*  
jxiC Kx,G  
template < typename T >   struct picker_maker U;bK!&Z  
  { aqYa{hXio  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fKp#\tCc y  
} ; *o-.6OxZ$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gWrgnlq  
  { RZ6xdq}>  
typedef picker < T > result; 6Ztq  
} ; )Y]{HQd  
!(q sD+  
下面总的结构就有了: ub7zA!%  
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。 [(o7$i29|%  
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。 h\7fp.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7~&/_3  
至此链式操作完美实现。 PN0VQ/..  
Ad:TYpLD  
.P.z B}0=  
七. 问题3 wtmB+:I  
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。 O_cbP59Y.  
iZPCNS"  
template < typename T1, typename T2 > y'(Ne=y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M(RZ/x  
  { DjI3?NN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \I["2C]3M  
} !1n8vzs"c  
fR)m%m  
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: ]BtbWKJBqe  
k4,BNJt'Z  
template < typename T1, typename T2 > ?6(I V]  
struct result_2 UJ0<%^f  
  { rm4.aO~-F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hdnTXs@z  
} ; i O/K nH  
4Y,R-+f  
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? _2k]3z?  
这个差事就留给了holder自己。 ; l&4V  
    I/M_p^  
4 SHU  
template < int Order > jx.[#6e  
class holder; MS>t_C(  
template <> O:TlIJwW  
class holder < 1 > Q?8R[i  
  { ^ "i l}8`  
public : Rp*R:3 C  
template < typename T > ~zil/P8  
  struct result_1 S{FROC~1R  
  { ix W@7m  
  typedef T & result; 6 ` Aj%1  
} ; AtU v71D:  
template < typename T1, typename T2 > 2H/Z_+\  
  struct result_2 .Q@S #d  
  { 6An9S%:_  
  typedef T1 & result; `Ja?fI'H-  
} ; !>BZ6gn5  
template < typename T > v^)bhIPe;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =8r 0 (c  
  { CNr/U*+  
  return (T & )r; vo\fUT@k  
} %{(x3\ *&  
template < typename T1, typename T2 > hX`hs- *qM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o;W`4S^  
  { $e\h}A6  
  return (T1 & )r1; 'eo KZX+  
} i<H wTmm$  
} ; B=>RH!&  
G2]4n T  
template <> Z|_K6v/c  
class holder < 2 > GwG4LIp  
  { OkCQ?]  
public : Zm"{Viv]  
template < typename T > ndjx|s)E  
  struct result_1 5Xl /L  
  { NE/m-ILw  
  typedef T & result; o q4}3bQ  
} ; @%tRhG  
template < typename T1, typename T2 > ZDD..j  
  struct result_2 WVmq% ,7  
  { ddfs8\  
  typedef T2 & result; u)ev{)$TM  
} ; JJltPGT~Oa  
template < typename T > :(a]V"(&Eq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e1>aTu@  
  { t6,wjN-J  
  return (T & )r; !L;\cl  
} Aub]IO~  
template < typename T1, typename T2 > -b9;5eS!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $we]91(: :  
  { {/X4(;~0  
  return (T2 & )r2; 4q'B<7{Q  
} :N<.?%Kf  
} ; s:2|c]wQ#R  
JCPUM *g8  
 t^xTFn  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z-@=+4~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3I!?e!y3(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -29gL_dk.  
2u"7T_"2D  
return l(i, j) = r(i, j); =/u% c!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j:}J}P  
:}h>by=  
  return ( int & )i; rQOWLg!"  
  return ( int & )j; t~e<z81p  
最后执行i = j; ~_9n.C  
可见,参数被正确的选择了。 b{d4xU8'  
n:0}utU4  
bn(`O1r[(  
JXixYwm  
2+cNo9f  
八. 中期总结 ik"sq}u_]E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l" q1?kaVg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /erN;Oo%<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Dy]I8_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~%/Wupf  
mCs#.%dU  
&X|<@'933  
{TOmv  
R g?1-|Tj  
AsPx?  
九. 简化 ;>%~9j1C  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 b1gaj"]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \.f}W_OF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T1` |~Z?g-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q|,B*b  
  +-*/&|^等 K*IxUz(  
2. 返回引用。 }m/RZP~=  
  =,各种复合赋值等 2>]a)  
3. 返回固定类型。 T/c<23i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !Oj)B1gc6&  
4. 原样返回。 K. %U  
  operator, '`|A I:L  
5. 返回解引用的类型。 FVB;\'/  
  operator*(单目) fQ'.8'>T  
6. 返回地址。 0l=+$& D  
  operator&(单目) P_gYz!  
7. 下表访问返回类型。 4"@GNk~e  
  operator[] ~"lJ'&J}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /({;0I*!i  
  operator<<和operator>> !mRx$ %ul  
.}k(L4T|=  
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。 nx:KoB"ny  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FP#FB$eP  
.lBgp=!  
template < typename Left > !)qQbk  
struct value_return 4Hb $0l  
  { aup6?'G;  
template < typename T > dI*'!wK  
  struct result_1 DY{cQb  
  { e,k2vp!<&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /<&h@$NHH4  
} ; jJ3zF3Id  
1z*kc)=JF8  
template < typename T1, typename T2 > b?Pj< tA  
  struct result_2 "BKeot[""p  
  { sVoW =4V8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  :Pq.,s  
} ; 659v\51*  
} ; 8L5!T6+D&  
3ta$L"a  
mPPk )qy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cs@ +r  
6al=Cwf  
下面我们来剥离functor中的operator() #.5vC5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y/? &pKH^  
V8-h%|$p3W  
return l(t) op r(t) 0IT@V5Gdj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #hL*r bpT  
return op l(t) B|%tE{F  
return op l(t1, t2) 02JoA+  
return l(t) op zTo8OPr  
return l(t1, t2) op ~u&|G$1!0  
return l(t)[r(t)] W~ULc 9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -$<O\5cAQ  
q (+ZwaV@  
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: C+F*690h  
单目: return f(l(t), r(t)); 4ZC!SgJo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m"-[".-l-  
双目: return f(l(t)); b8BD8~;  
return f(l(t1, t2)); sk2%  
下面就是f的实现,以operator/为例 gVU1Y6.  
`nJu?5  
struct meta_divide Y\+KoR' ;  
  { [m'CR 4(|  
template < typename T1, typename T2 > 2.Yi( r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HFo-4"  
  { +VU4s$w6  
  return t1 / t2; u>.y:>  
} 0 nW F  
} ; H]31l~@]  
IeF keE  
这个工作可以让宏来做: x`Fjf/1T*m  
9l+{OA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zz_[S{v!#  
template < typename T1, typename T2 > \ fT Y/4(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !q4x~G0d  
以后可以直接用 W9J1=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -s__ E  
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 +`bC%\T8?  
(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。。。) U3#dT2U  
C:\(~D *GS  
$v} <'  
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 Ulqh@CE)  
$_j1kx$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y/_wx(2  
class unary_op : public Rettype vt]F U<  
  { }Ia 0"J4  
    Left l; H5nS%D  
public : ^m7~:=K7WG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xi'<y  
6ri#Lw  
template < typename T > 8 #oR/Nt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Ogt(5Sd  
      { $zkH|] zZ  
      return FuncType::execute(l(t)); Erb Sl  
    } ,#'7)M D8  
8*!|8 BPj^  
    template < typename T1, typename T2 > m-1?\bs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _MYx%Z  
      { ;?IT)sNY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `Y3(~~YGn  
    } gs`^~iD]m  
} ; ~%y\@x7I  
Pg^h,2h  
FWPW/oC  
同样还可以申明一个binary_op IlLn4Iw  
2HOe__Ns  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +T_ p8W+j  
class binary_op : public Rettype o;J;*~g  
  { [{F%LRCo-  
    Left l; K 6pw8  
Right r; V 2kWiyN  
public : 4/wwn6I}G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Iao[Pyk  
WPY8C3XO  
template < typename T > #*%fu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U6WG?$x  
      { pZ+j[!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vC9@,[  
    } Q5E:|)G  
<jd/t19DB  
    template < typename T1, typename T2 > Uh6mGL z*&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {y);vHf$  
      { rveVCTbC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zS% m_,t  
    } Fu0.~w  
} ; b%0BkS*  
^!>.97*   
(5Ky6b9v  
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 r7X D&Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \ sf!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =g0*MZ;"  
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。 Oje|bxQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H2\1gNL  
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。。。 sX'U|)/pD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7,_-XV2  
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) \j:gr>4  
下面是修改过的unary_op E\e]K !  
=jIxI,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sC6r.@[u8t  
class unary_op Z>{*ISvpq  
  { x*mc -&N  
Left l; }|He?[TR  
  ib50LCm  
public : 3}M \c)  
5!:._TcO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u&3EPu  
YeIe\3x!N  
template < typename T > vb}/@F,Q5  
  struct result_1 G^" H*a  
  { eJf>"IF-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0}-#b7eR  
} ; RdkU2Y}V  
S_T  
template < typename T1, typename T2 > kbq:U8+k  
  struct result_2 7ti<  
  { DB Xm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M7U:g}  
} ; 1E^{B8cm  
m3%ef  
template < typename T1, typename T2 > 9L=;KtE1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | M _%QM.  
  { )=(n/vckM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z[FI2jl  
} 9 d] tjT  
T+BIy|O  
template < typename T > `Of[{.Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6BPAux.]  
  { Cji#?!Ra?  
  return OpClass::execute(lt(t)); $:]tcY-L9  
} $nc, ?)i!  
oYg/*k7EDX  
} ; ^(m0M$Wk*  
{*nEKPq(_*  
_3KZME  
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 DrV0V .t,  
好啦,现在才真正完美了。 |?|K\UF(Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6#?NL ]A  
V4oak!}?  
template < typename Right > y$v@wb5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2:/u2K  
  { 7Ff?Ysr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ahd\TH  
} x{QBMe`  
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。 IE@ z@+\(  
G#g{3}dcK  
rkP4<E-M  
q'fPNQg  
HD~jU>}}  
十. bind J,`_,T  
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。 j`+0.Zlq  
先来分析一下一段例子 1 O- E],  
sMN>wbHwh[  
->Q`'@'|P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "?`JA7~g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B[Ix?V4yy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kYmo7  
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。 vsw7|  
我们来写个简单的。 Skr iX\p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s?~8O|Mu'  
对于函数对象类的版本: B5 tx f.  
 }Olr  
template < typename Func > ~t$mw,  
struct functor_trait 6S2r  
  { S]5VEn;pV  
typedef typename Func::result_type result_type; vx PDC~3;  
} ; .O;!W<Ef$  
对于无参数函数的版本: @\S]]oLn  
@yCW8]  
template < typename Ret > P7cge  
struct functor_trait < Ret ( * )() > % i %ew4  
  { 91U^o8y  
typedef Ret result_type; 8Yo-~,Gb  
} ; Q*,6X*W!~  
对于单参数函数的版本: b-,]A2.  
zZ<ns+h  
template < typename Ret, typename V1 > D l4d'&!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0P3j+? N%  
  { -??!@R7V  
typedef Ret result_type; b1eK(F  
} ; ]VzqQ=U%  
对于双参数函数的版本: p6B .s_G4  
#?L(#a$k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (QA-"9v#i,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .jLMl*6%:  
  { &S9f#Ui  
typedef Ret result_type; 0zlM.rjEZ  
} ; y*y`t6D  
等等。。。 e~tr^$/(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iLjuE)6-$  
d3\OHkM0^  
template < typename Func > 9k(*?!\;  
struct func_return rSM$E  
  { DxE^#=7iH;  
template < typename T > 2Px$0&VN  
  struct result_1 XhQw+j~1.  
  { z"G`o"4 V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NvEm,E\|  
} ; }C_G0'"F  
}R7sj  
template < typename T1, typename T2 > \.K\YAM<  
  struct result_2 L*kh?PS;  
  { 1}i&HIr!b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oV%( 37W9=  
} ; fF8a 1XV  
} ; ?7fQ1/emhO  
<O <'1uO,  
6ctHL<^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a7XXhsZ  
Xtu:  
template < typename Func, typename aPicker > _)HD4,`  
class binder_1 B"pFJ"XR  
  { L?Kz P.(t+  
Func fn; xn%l  
aPicker pk; Qx6,>'Qk'  
public : /}h71V!  
"R@$Wu53|  
template < typename T > m_{%tU;N  
  struct result_1 A^}i^  
  { R@)'Bs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hj[+d%YZY"  
} ; Oz4,Y+[#  
B[) [fE  
template < typename T1, typename T2 > ^yEj]]6  
  struct result_2 aF; ]7i@  
  { lWu9/r 1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TnbGO;  
} ; f:x9Y{Y  
T% /xti5$!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >N+bU{s  
e>])m3xvn  
template < typename T > rW=k%# p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EI?d(K  
  { N$=(1`zM=  
  return fn(pk(t)); ;~'cITL  
} 7G<KrKal  
template < typename T1, typename T2 > I]uOMWZs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (<d&BV-"  
  { 'S%} ?#J  
  return fn(pk(t1, t2)); . Ce&9l  
} }skRlC  
} ; m>Yo 9/XpZ  
7d M6;`V^  
&;~2sEo,  
一目了然不是么? X]&;8  
最后实现bind RTPq8S"  
Ef,7zKG  
!]{1h  
template < typename Func, typename aPicker > uFm(R/V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QoT3;<r}  
  { hX>VVeIZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tdk2436=  
} bo~{<UT  
}rj C_q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #x4h_K Y  
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。 ?[hy|r6$  
2 0Cie q  
十一. phoenix (T%F!2i([U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !TV_dKa  
^.Ih,@N6  
for_each(v.begin(), v.end(), sT[av  
( (^s&M  
do_ m p|20`go  
[ epG X.  
  cout << _1 <<   " , " zDvP7hl  
] 7T|J[W O  
.while_( -- _1), 'o)ve(  
cout << var( " \n " ) `lu"yF  
) +s/N@]5nW  
); sw=JUfAhy  
 s>*Q  
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: c5wkzY h  
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 3gV&`>@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ATMogxh  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  23(E3:.  
mD^qx0o<  
Bp$+ F/  
template < typename Cond, typename Actor > t=E|RYC(k  
class do_while !CVBG *E^l  
  { D_ Bx>G9  
Cond cd; Jm);|#y  
Actor act; v0hfY   
public : }`<>$2b  
template < typename T > >XXMIz:  
  struct result_1 qj3bt_F!x  
  { d=4f`q0k  
  typedef int result_type; }!Diai*C  
} ; N[ Lz 0c?  
Y|0-m#1F#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /_VRO9R\V  
qm'C^ X?  
template < typename T > 'wB Huq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K9I,Q$&xX  
  { pw<q?q%  
  do \yX !P1  
    { zI2KIXcc  
  act(t); e>vUkP y  
  } bE`*Uw4  
  while (cd(t)); YPff)0Nh  
  return   0 ; C tC`:!Q  
} ?`l=!>C4s  
} ; 4MtqQq4%  
[b k&Nd[  
B0oY]r6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s68_o[[E  
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。 i9EMi_%  
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。 xv#j 593  
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。 <zDw& s2  
下面就是产生这个functor的类: @R OY}CZ{/  
$R$c1C'oX  
CI,`R&=xO  
template < typename Actor > <v7KE*#  
class do_while_actor #Z=)=  
  { U3 8wGSG  
Actor act; VG'(   
public : [P&,}o)+E0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~4~Tcn  
@Z=|$*9  
template < typename Cond > @Y&9S)xcE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1=q?#PQ  
} ; aWsKJo>j[#  
X+gz+V/  
 4Jk}/_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +/>YH-P=  
最后,是那个do_ 4gv XJK-  
'G3OZj8  
 > ^v8N  
class do_while_invoker u$%#5_k  
  { hPeKQwzC0  
public : k>0cTBY&  
template < typename Actor > #c)Ou!Ldb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j3[OY  
  { @`y?\fWh  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9;v"bc Q  
} V+a%,sI  
} do_; *r?51*J  
+ $a:X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,^IZ[D>u)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HlL@{<  
最后来说说怎么处理break和continue 2-E71-J  
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。 {O&liU4  
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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