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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H -K%F_#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aKFY&zN?  
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, G@3Jw[t  
JLbmh1'  
YfstE3BV  
a)8;P7  
  class filler P8X59^cJ  
  { ei82pLM z  
public : ]&?8l:3-G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I&%KOe0  
} ; Eb7GiRT#  
ATWa/"l(H-  
`qV*R 2  
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: )zydD=,bu  
 K,o&gY  
KTE X]  
V6bjVd9|Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #= T^XHjQ  
#0f6X,3  
c 'rn8Jo}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z[qi~&7:v  
<2e[;$  
eUKl(  
3>6rO4,  
二. 战前分析 FOAXm4"  
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。 4$y P_3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Yy{(XBJ~%t  
b(Yxsy{U  
S "/-)_{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Os/?iGlD*E  
  /* --------------------------------------------- */ 'A,)PZL9i  
vector < int *> vp( 10 ); R:`)*=rL%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +xuj]J  
/* --------------------------------------------- */ A!v:W6yiz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e0M'\'J  
/* --------------------------------------------- */ @Hl+]arUh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G+t=+T2m  
  /* --------------------------------------------- */ T|2v1Vj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XE8%t=V!c$  
/* --------------------------------------------- */ y7Nd3\v [\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P7epBWqDP  
L1kA AR  
mgTzwE_\  
MnP+L'|  
看了之后,我们可以思考一些问题: B2Kh~Xd  
1._1, _2是什么? %R<xe.X  
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。 A`* l+M^z  
2._1 = 1是在做什么? bZ#5\L2  
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。 6MpV ,2:>  
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。 q8}he~a  
NcX`*18  
+q%b'!&Q  
三. 动工 .;)V;!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l(HxZlHr  
TU*Y?D L  
j XYr&F  
3a'#Z4Z-  
template < typename T > <rFh93  
class assignment =z4J[8bb  
  { ZA\;9M=  
T value; xKkXr-yb`f  
public : 8H,k0~D  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7b7WQ7u  
template < typename T2 > #S(b2LEc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7u:QT2=&  
} ; ,Fn-SrB:  
?aguAqG$  
;?y~ h$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x->+w Jm@s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }tQ^ch;Q  
_:%i6c*"  
d(K}v\3!  
Z^J 7r&\V  
  class holder \zeuvD  
  { >2ha6A[  
public : 2|&SG3e+(I  
template < typename T > ZcN#jnb0/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2$'bOo  
  { {$V2L4  
  return assignment < T > (t); JL [!8NyU  
} [{: l?  
} ; *;F:6p4_  
Lf`<4 P  
v SY YetL  
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: 1--Ka& H  
_}cD_$D  
  static holder _1; gfKv$~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NieNfurG%  
i7e_~K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ltKMvGEF  
而不用手动写一个函数对象。 6`X}Z'4.Ox  
i v.G  
:x3xeVt Y  
i0Rj;E=:]  
四. 问题分析 UjMWSPEBy  
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。 ZSr!L@S  
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。 ?g:sAR'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W\<HUd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bq9/ d4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -e>Z!0  
D^}2ilk!  
五. 问题1:一致性 <`?%Cz AO  
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?| ;0`IFtz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /!N=@z)  
=&<d4'(Qk  
struct holder dkeMiL m  
  { Ko)f:=Qo  
  // 7EVB|gTp  
  template < typename T > bn7g!2  
T &   operator ()( const T & r) const 6  $`l  
  { .@ZrmO o]]  
  return (T & )r; 5vLA)Al3  
} HA[7)T N1E  
} ; < FY%QB)h  
[,{Nu EI  
这样的话assignment也必须相应改动: nTD4^'  
57q?:M=^  
template < typename Left, typename Right > Rd<K.7&A}  
class assignment >s )L(DHa"  
  { 5hh6;)  
Left l; LnM$@  
Right r; lBa` nG  
public : xZY7X&C4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $R+rB;=a!  
template < typename T2 > <AK9HPxP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .Hk.'>YR  
} ; i5|)|x3  
4aW[`  
同时,holder的operator=也需要改动: $/$Hi U`.  
6J">@+  
template < typename T > F%.UpV,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~=I:go  
  { y0p\Gu;3j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a!f71k r  
} %xKZ" #Z#K  
.gM6m8l9wp  
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。 4P"XT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 itg"dGDk  
C XNYWx  
return l(rhs) = r; -w f>N:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z{/GT7 /  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8n:N#4Dh^  
0JKTwLhC  
template < typename Tp > i52JY&N  
class constant_t GDb V y)&  
  { 6G}4KGQc  
  const Tp t; 73nM9  
public : .&`apQD}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QjD=JC+  
template < typename T > 1f'msy/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6!N2B[9  
  { A8o)^T(vJ  
  return t; gGN 6Yqj0  
} LDYa{w-t  
} ; s%8,'3&  
8'NT_NPNb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  FsQoQ#*  
下面就可以修改holder的operator=了 nrX+  '  
i r'C(zD=  
template < typename T > \(&&ed:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 27}7 n  
  { Z~}9^(qc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9M ;Y$Z  
} M?o_J4  
/8Z&Y`G  
同时也要修改assignment的operator() eKo=g|D  
;lS sy  
template < typename T2 > H/.UDz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k8l7.e*  
现在代码看起来就很一致了。 -F 9 xPw  
h0HK~S#xBv  
六. 问题2:链式操作 ~|N,{GaL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Rg+# (y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5:#|Op N  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9MQjSNYzo  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {+[ Ex2b$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j(}pUV B  
WF_QhKW|k  
template < typename T >  Mz+vT0  
struct result_1 )vpYVr-  
  { wQ~]VV RN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ggm'9|  
} ; /0$405  
8TK*VOf`  
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: gvD*^  
/k(wb4Hv  
template < typename T > ?RW1%+[  
struct   ref DrbjklcUU  
  { $o9@ ?2  
typedef T & reference; WBA7G  
} ; kbJ4CF}H  
template < typename T > Le{.B@2-"  
struct   ref < T &> .:GOKyr(~  
  { dV16'  
typedef T & reference; y y[Y=  
} ; YU!s;h  
cSNeWJKA6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SXN]${  
@1<VvW=  
template < typename T > 0\s&;@xKk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^,)nuU y  
  { da_0{;wR  
  return l(t) = r(t); CS5[E-%}T=  
} -WR<tkK  
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。 2;J\Z=7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,V^$Meh  
^".6~{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Azp!;+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;*ULrX4[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {"2CI^!/U.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )[r=(6?n  
最后的布局是: lV$#>2Hh5  
                Add ckv8QAm  
              /   \ [tElt4uG  
            Divide   5 ^]~!:Ej0  
            /   \ x8~*+ j  
          _1     3 k g Rys  
似乎一切都解决了?不。 i[ws%GfEv  
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。 j)Kd'Va  
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。 [1ClZ~f  
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: m{~L Fhhd1  
X#K;(.},h  
template < typename Right > 45$aq~%as  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q)KOI` A  
Right & rt) const l4(FM}0X5}  
  { &-X51O C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8V9OMOt!  
} =dQ/^C_hj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4\g[&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !^v~hD$_q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 z|Yt|W  
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。 Df:/r%  
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。 i1A<0W|  
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? v-^tj}jA  
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: |.&GmP  
t5u#[*  
template < class Action > wu &lG!#  
class picker : public Action bNiJ"k<pN  
  { r4fg!]J ;  
public : )0"T?Ivp]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =6i+K.}e  
  // all the operator overloaded o^//|]H3Y  
} ; F- u"zox  
 -T-yt2h(  
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。 H*P+>j&  
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: Zk>m!F>,p  
a/3'!}&e  
template < typename Right > t~nW&]E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const inZ0iU9dy  
  { moh,aB#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kv<mDA!  
} z"QXPIXPk  
yLK %lP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &0"*.:J9  
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。 &^uaoB0  
G;ZN>8NB  
template < typename T >   struct picker_maker [McqwU/Q  
  { a" T+CA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &-JIXVd*R  
} ; ^N 4Y*NtV7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g)D@4RM  
  { [z+YX s!N  
typedef picker < T > result; ^tWSu?9  
} ; wL^x9O|`p9  
; C(5lD&\5  
下面总的结构就有了: i[{*(Y$L  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  >;%QW  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 lA;^c)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >K1e=SY  
至此链式操作完美实现。 VGu(HB8n#  
.;.Zbhm  
p=Le oc1  
七. 问题3 4xg1[Z%:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Bss *-K]  
* LWihal  
template < typename T1, typename T2 > p>:.js5.a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?i\V^3S n$  
  { ;C , g6{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ggYi7Wzsd  
} F M YcZ+4  
=MD)F  
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: Yl?s^]SFU  
aG4 ^xOD  
template < typename T1, typename T2 > zb02\xvf  
struct result_2 &jQqlQ j  
  { a|[f%T<<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3u^wK  
} ; qe(C>qjMbG  
XFl&(I4tB  
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? :?m"kh ~  
这个差事就留给了holder自己。 @T>^ >  
    @,6*yyO  
"{H{-`Ni  
template < int Order > 4gdXO  
class holder; nA.U'=`  
template <> 4e; le&  
class holder < 1 > _%B,^0;C  
  { r<LWiM l?  
public : :eB+t`M  
template < typename T > AeN:wOm  
  struct result_1 {_$['D^az  
  { ,1JQjsR   
  typedef T & result; hb/Z{T'   
} ; XpK  Y#  
template < typename T1, typename T2 > /d Ua  
  struct result_2 ) .' + {  
  { tx`^'%GMA  
  typedef T1 & result; Zu4CFX-4  
} ; P 6ka'!z  
template < typename T > ]~f-8!$$R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TeR bW  
  { !bnnUCTb\  
  return (T & )r; US-f<Wq  
} EGFPv'De  
template < typename T1, typename T2 > R$`&g@P="  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @KLX,1K  
  { Qm"~XP  
  return (T1 & )r1; ;:J"- p  
} /7,@q?v  
} ; `_ZbA#R,  
48G^$T{  
template <> BC1smSlJ  
class holder < 2 > ;4/ n~  
  { m] p]J_6A  
public : ~HT:BO$  
template < typename T > 5xNOIOpDB  
  struct result_1 a[sdYZ  
  { US9@/V*2  
  typedef T & result; ~ Hj c?*  
} ; +2Aggv>*  
template < typename T1, typename T2 > ;G"!y<F  
  struct result_2 *UN*&DmF  
  { ^"vmIC.h  
  typedef T2 & result; -qpM 6t  
} ; '%*hs8s  
template < typename T > 6Iz!_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pI>GusXg  
  { \Ov~ t  
  return (T & )r; <4/q5*&  
} |q\i, }  
template < typename T1, typename T2 > cSG(kFQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const > #9 a&O  
  { dpt P(H  
  return (T2 & )r2; ZGCp[2$  
} oq1wU@n  
} ; l-h[I>TW  
cP@H8|c=  
fmUrwI1 %  
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> >。 ^r7KEeVD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .i` -t"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %P#| }  
a8k`Wog  
return l(i, j) = r(i, j); {cdrMP@""  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K!E\v4  
p_apVm\t_  
  return ( int & )i; f6Y-ss;'  
  return ( int & )j; F%%mcmHD#  
最后执行i = j; wZ `{ i  
可见,参数被正确的选择了。 Z7e"4w A  
AAB_Ytf  
,MHF  
o`'4EVw*  
I\j-  
八. 中期总结 Zny9TP  
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: {%, 4P_m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PtL8Kd0`C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .uN(44^+x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BuC\Bd^0  
U56g|V  
v6=X]Ji{YA  
k>!i _lb  
rploQF~OFF  
S'@Ok=FSy  
九. 简化 MBQ|*}+;  
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。 G1ruF8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l6IT o@&J  
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: { W5 _KX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R7FI{ A  
  +-*/&|^等 u-V( 2?  
2. 返回引用。 _l,-S Qgj  
  =,各种复合赋值等 g^i\7'  
3. 返回固定类型。 M$6; &T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B LZ<"npn  
4. 原样返回。  _Vc4F_  
  operator, TvRm 7  
5. 返回解引用的类型。 vn@sPT  
  operator*(单目) /&c>*4)  
6. 返回地址。 bV#j@MJ~0  
  operator&(单目) cN\_1  
7. 下表访问返回类型。 7s}F`fjKP  
  operator[] 1h)K3cC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Hbu :HFJ!  
  operator<<和operator>> ;oVOq$ql  
n \&H~0X  
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。 /WX&UAG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ru);wzky  
@bnw$U`+  
template < typename Left > Q(BZg{  
struct value_return 6IJ;od.\b$  
  { r.=.,R  
template < typename T > cnG>EG  
  struct result_1 Sm|TDH  
  { Upg8t'%{op  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -Wre4 ^,v  
} ; ?PV@WrU>B  
'CG% PjCO  
template < typename T1, typename T2 > t [G7&ovj  
  struct result_2 9p4SxMMO  
  { 7+6I~&x!Lz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7WmY:g#s  
} ; s]D1s%Mx  
} ; k6\&[BQs  
=<ht@-1  
fM*aZc*Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eqWs(`  
TA#pA(k  
下面我们来剥离functor中的operator() h 3  J&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n# FkgXP$  
._.Qf<7  
return l(t) op r(t) Yb:F,d-Ya  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) swLNNA.  
return op l(t) 'Q.5` o  
return op l(t1, t2) 0AhUH| ]  
return l(t) op 0p\Kf(|E*6  
return l(t1, t2) op 'RV wxd  
return l(t)[r(t)] A43[i@o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Kc>Rd  
\vW'\}  
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: {L M Q  
单目: return f(l(t), r(t)); /}5)[9GC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q} g"pl  
双目: return f(l(t)); C MGDg}  
return f(l(t1, t2)); ;H?tcb*  
下面就是f的实现,以operator/为例 WO^]bR  
vsYbR3O  
struct meta_divide _m%Ab3iT~  
  { A\.{(,;kp  
template < typename T1, typename T2 > x Y}.mP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gN<J0c)  
  { Scmew  
  return t1 / t2; /-=h|A#Kh  
} V.ae 5@;  
} ; HisH\z/i5)  
Enp;-wG:-  
这个工作可以让宏来做: 7--E$ !9O,  
+.*=Fn22  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "!D,9AkZS  
template < typename T1, typename T2 > \ 9*r l7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8N`Rf; BM  
以后可以直接用 >aCY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5R1? jlm  
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 aQj6XG u  
(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。。。) H*",'`|-  
W4nhPH(  
;g<y{o"Q3p  
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 wV4MP1c$  
Nfmr5MU_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TEC#owz  
class unary_op : public Rettype }rWg ']  
  { Nlu]f-i':  
    Left l; t^~itlE{  
public : r[2*K 9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sAF="uB  
t\n'Kuk`  
template < typename T > 2>Qy*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [X@JH6U r  
      { DJ!pZUO{  
      return FuncType::execute(l(t)); jk%H+<FU`  
    } k<rJm P{  
6O*lZNN  
    template < typename T1, typename T2 > >.hDt9@4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{YN^ Kk  
      { (/!zHq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !d95gq<=>  
    } \|Y_,fi  
} ; 5wv7]F<  
!'Hd:oD<  
=RofC9,  
同样还可以申明一个binary_op m RC   
V2'5doo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hXD/  
class binary_op : public Rettype 6E_YUk?KW  
  { =(v'8?--  
    Left l; zV"'-iP  
Right r; <." @H<-`*  
public : &@D\4b,?nm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z<9Llew^e  
'7.4!I0'  
template < typename T > ( F4c0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  gq} c  
      { g)IW9q2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UM^~a$t  
    } 8<=sUO  
0*AXd=)"*  
    template < typename T1, typename T2 > 9 {IDw   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q&LCMnv"P  
      { ylQ9Su>o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A}_pJH  
    } p xW*kS  
} ; R pT7Nr  
ao@CPB6N  
| S'mF6Y  
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 qtFHA+bO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?R4%z2rcW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6<f(Zv? I  
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。 @\a~5CLN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U+!&~C^y  
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。。。 WDt6{5T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *0<)PJ T  
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) F]s:`4  
下面是修改过的unary_op x1}Ono3"T  
Uyd'uC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pB7^l|\]  
class unary_op 4Ofkagg  
  { A-YW!BT4  
Left l; QI78/gT,d  
  MXDUKh7v3  
public : Ms-)S7tMz  
"ZFH_5<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #WAX&<m  
a TPq1u  
template < typename T > v3<q_J'qT  
  struct result_1 ^Ww5@  
  { g1Osd7\o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s3 VD6xi7  
} ; 2)-4?uz~  
?MS!t6  
template < typename T1, typename T2 > >oC{YYcK  
  struct result_2 `O0y8  
  { d;{k,rP6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O9AFQ)u   
} ; Ep3I*bQ Y  
aS~~*UHW  
template < typename T1, typename T2 > [* @ +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eDvh3Y<D  
  { `oM'H+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  "+Sq}WR  
} _z9~\N/@[  
F 6C7k9  
template < typename T > XC O8A\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vb}c)w dp?  
  { dEW= V"W  
  return OpClass::execute(lt(t)); mmy/YP)  
} =T1Xfib  
Q8$;##hzt  
} ; s-~`Ao' <  
DgB;6Wl  
_CBMU'V  
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 "/Gw`^t  
好啦,现在才真正完美了。  2IGU{&s  
现在在picker里面就可以这么添加了: sd =bw  
m)Wq*&,o  
template < typename Right > Jm"W+! E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hx!eCTO:*  
  { ?TI]0)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U} w@,6  
} @jrxbo;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。 ^)C#  
ew]G@66  
7nP{a"4_  
r|i)  
^dE[ ;  
十. bind n~tb z"&  
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。 G\^<MR|  
先来分析一下一段例子 $8SSu|O+x  
pgZQ>%  
 QS1lg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zS h9`F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *zW]IQ'A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ex skd}  
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]5,#2([  
我们来写个简单的。 [(&aVHUj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qk(bA/+e  
对于函数对象类的版本: !!w(`kmn1  
$\bVu2&I  
template < typename Func > VN'\c3;  
struct functor_trait S(CVkCP  
  { 'f CSP|  
typedef typename Func::result_type result_type; LXPO@2QF  
} ; 2A9crL $  
对于无参数函数的版本: C%CgWO`Xj  
q?@*  
template < typename Ret > v>N*f~n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Wu(^k25  
  { _x^rHADp  
typedef Ret result_type; M9m~ck  
} ; uh\Tf5  
对于单参数函数的版本: u|6-[I  
oK$Krrs0&  
template < typename Ret, typename V1 > XODp[+xEEt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C ,|9VH  
  { ?<Lm58p8  
typedef Ret result_type; :"H? phk  
} ; g,W34*7=Q  
对于双参数函数的版本: G?61P[j7  
{FS)f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #;?/fZjY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [x]~G  
  { Ih4$MG6QC  
typedef Ret result_type; P"]l/  
} ; gGx(mX._L?  
等等。。。 {J,4g:4G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t1yOAbI  
)VqPaKZl  
template < typename Func > E'5KJn;_7  
struct func_return 3d4A~!Iz  
  { O'{kNr{u  
template < typename T > lnLy"f"zV  
  struct result_1 9Oo`4  
  { GlRjbNW?Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'cQ,;y  
} ; +{C)^!zBK  
d 2^/  
template < typename T1, typename T2 > K_-m:P  
  struct result_2 Gv}Q/v   
  { H)EL0 Kv/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GIn%yB'  
} ; {2q0Ko<  
} ; 8eYEi  
=tP^vgfQ  
 + #E?)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7J ?s&x  
B([-GpZt[  
template < typename Func, typename aPicker > 'J5F+, \Ka  
class binder_1  7Z<GlNv  
  { (n7{?`Yid  
Func fn; #g0N/  
aPicker pk;  Fq5u%S  
public : ! Vlx  
('$*QC.M  
template < typename T > _ qwf3Q@  
  struct result_1 *N:0L,8  
  { *+2_!=4V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Oh>hy Y)}  
} ; q-uzu!  
PAtv#)h  
template < typename T1, typename T2 > 9F?-zn;2s  
  struct result_2 CQ^(/B^c  
  { >goHQ30:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (E&M[hH+  
} ; ZbjUOlE02  
,J-|.ER->  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p]/[ji  
r|jM;  
template < typename T > !.q 9:|oc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Syfl^9B  
  { "5O>egt  
  return fn(pk(t)); ^cSfkBh  
} }#%Y eCA?  
template < typename T1, typename T2 > -!O8V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,7;+6*=L  
  { @:#J^CsM+'  
  return fn(pk(t1, t2)); +G[zE  
} |yzv o"3  
} ; Il(o[Q>jJ3  
^FBu|e AkE  
Kg2Du'WQ^  
一目了然不是么? c00rq ~<K  
最后实现bind =T&<z_L  
e84%Y8,0  
0GeL">v,:=  
template < typename Func, typename aPicker > \AA9 m'BZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dq$1 j%4Y  
  { XMT@<'fI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y 5=r r3%v  
} !>80p~L  
"`cPV){]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b=pk;'-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J:>o\%sF  
|YyNqwP`,  
十一. phoenix un -h%-e |  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ql l{;A  
5(hv|t/a  
for_each(v.begin(), v.end(), x=Oy 6"  
( "J2q|@.  
do_ 5B2p_$W#  
[ jgG9?w)|u  
  cout << _1 <<   " , " 8F`8=L NO  
] i20y\V os?  
.while_( -- _1), knph549  
cout << var( " \n " ) N[Ei%I  
) US"g>WLwJ  
); OY:rcGc`t  
BG?>)]6  
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: W|2|v?v  
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 nGYi mRYO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TNA7(<"fV|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qm:C1#<p   
a|oh Ad  
Yk|.UuXT  
template < typename Cond, typename Actor > m*N8!1Ot  
class do_while ~n%Lo3RiP  
  { ) 5$?e  
Cond cd; I^![)# FC  
Actor act;  JJ}DYv  
public : r hucBm  
template < typename T > Og1vD5a  
  struct result_1 $ B&Zn Z?  
  { EA8plQ~GtE  
  typedef int result_type; Cb+$|Kg/"b  
} ; .udLMS/_  
>c<xy>N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UdM2!f  
;R#RdUFH  
template < typename T > Rk#'^ }  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y2s(]# 8  
  { j=M%*`@  
  do BSg T 6K  
    { ?2Z`xL9QT  
  act(t); 1 Ga3[ g  
  } R5^6Kwu  
  while (cd(t)); E&y)`>Nq{  
  return   0 ; Xy=ETV%  
} 3x+=7Mg9  
} ; 2sk7E'2(  
``:[Jr &  
NQ 6oyg@&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e"eIQI|N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :}Yk0*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5  >0\=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 js <Up/1  
下面就是产生这个functor的类: @_-,Q5  
>Jx=k"Kv+  
GF% /q:9  
template < typename Actor > uK"FopUJ4i  
class do_while_actor C12V_)~2  
  { |/n7(!7$[v  
Actor act; ^tG,H@95  
public : L@6]~[JvP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KhB775  
eUB!sR%  
template < typename Cond > "49dsKIOH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $9Bzq_!  
} ; i({\fb|0  
!'F1Ht  
YF-E1`+?<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sfn^R+x4,9  
最后,是那个do_ O(8CrKYY  
u_9c>  
xp95KxHHo  
class do_while_invoker S!=R\_{u$  
  { IBJNs$  
public : 2xO[ ?fR  
template < typename Actor > d!R+-Fp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZZo<0kDk  
  { #.HnO_sK_  
  return do_while_actor < Actor > (act); g%S/)R,,ct  
} 7:uz{xPK6  
} do_; a4~B  
|a#ikY _nd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ( s4W&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (E00T`@t0i  
最后来说说怎么处理break和continue Ru*gbv,U  
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。 Pm)*zdZ8  
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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