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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >X[:(m'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -=lL{oB1  
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, 7On.y*  
lHliMBSc  
$t6t 6<M)  
SY.koW  
  class filler g@t..xJ,  
  { `6YN/"unfp  
public :  D5Jg(-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V2;Nv\J\  
} ; fQ.S ,lMe  
&eO.h%@  
+|<bb8%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7^@ 1cA=S  
"9X(.v0ze  
.;U?%t_7  
^?q(fK%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9J_vvq`%`  
?J+*i d  
Zu~t )W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2h}FotlO  
"-5FUKI-  
Mu.oqT  
9)[)0 7  
二. 战前分析 .W9 *-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 P uQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 U5F1m]gFr  
bz,"TG[  
=_6 Q26  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yk^2<?z>2  
  /* --------------------------------------------- */ ,s}7KE  
vector < int *> vp( 10 ); 1j}e2H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8MU7|9 Q  
/* --------------------------------------------- */ BHkicb?   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U3M;{_g  
/* --------------------------------------------- */ A??a:8id^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jCx*{TO  
  /* --------------------------------------------- */ ;<cCT!A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  "}[ ]R  
/* --------------------------------------------- */ OB+cE4$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kA2)T,s74  
>h9~ /  
ljg6uz1v %  
`USze0"t0:  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^"uD:f)  
1._1, _2是什么? n"~K",~P  
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。 iH dX  
2._1 = 1是在做什么? 8@6*d.+e  
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。 :2b*E`+  
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。 <I?f=[  
=8]Ru(#Ig  
b ts*qx&)  
三. 动工 PKGqu,J,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )1YGWr;ykS  
plzwk>b_  
a@ ? Bv  
4VA]S  
template < typename T > dry%aT  
class assignment v9gaRqi8  
  { :efDPNm5  
T value; Tjj27+y*\  
public : qr*e9Uk^  
assignment( const T & v) : value(v) {} HuxvIg  
template < typename T2 > 'I[xZu/8yg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^R+CkF4l l  
} ; !_dW  `  
{=Py|N \\t  
pUgas?e&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q#8z%/~k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !:_krLB<  
!l9 #a{#6l  
~ihi!u%~}  
XNBzA3W  
  class holder GIK.+kn\  
  { ?]}=4  
public : D{+D.4\  
template < typename T > 1P BnGQYM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F=UW[zy/[  
  { pC&i!la{o}  
  return assignment < T > (t); 09iD| $~  
} [eDRghK  
} ; g)<[-Q1  
Lk)TK/JM)  
1"1ElH  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: TP`"x}ACa?  
#yCnM]cEn  
  static holder _1; j{m{hVa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PhmtCp0-7-  
m .En!~t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tU8aPiUl  
而不用手动写一个函数对象。 e.|t12)L "  
E/d\ebX|  
Hjy4tA7,l  
fKs3H?|  
四. 问题分析 CZCVC (/u  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2\Yv;J+;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z-nV!#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /DSy/p0%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RS7J~Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +J !1z  
A<[w'"  
五. 问题1:一致性 Z~"8C Kz  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !U1V('   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z+?48 }  
i_$?sg#=yk  
struct holder 2bpFQ8q  
  { 7. eiM!7g  
  // "W"r0"4  
  template < typename T > *MN("<A_  
T &   operator ()( const T & r) const t\ 9Y)d  
  { 1| xKb (_l  
  return (T & )r; OJLyqncw  
} A+hT2Ew@t}  
} ; w6l56 CB`  
v XR27  
这样的话assignment也必须相应改动: `u8=~]rblj  
x=1Sbs w{  
template < typename Left, typename Right > pzDz@lAwR  
class assignment V##TG0  
  { O$Dj_R#  
Left l; J]&nZud`  
Right r; e" p5hpl  
public : y)`q% J&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pf_`{2.\uO  
template < typename T2 > \j vS`+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3,@|kN<  
} ; =ZARJ40L  
3>^S6h}o  
同时,holder的operator=也需要改动: l{3ZN"`I  
Mwd.S  
template < typename T > /^ [K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p,2H8I){  
  { tkhEjTZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V8z*mnD  
} 'i8?]` T  
"(E%JAwZ^W  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  bzX/Zts  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  d|$-Sz  
/_/Z/D!  
return l(rhs) = r; + hMF\@  
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。 ^|%7}=e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vP/sG5$x  
.J9\Fr@  
template < typename Tp >  ev(E  
class constant_t yTU'voE.|  
  { VD2o#.7*eu  
  const Tp t; X#u< 3<P  
public : ltmD=-]G_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Oat #%  
template < typename T > KU;m.{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #0/^v*  
  { vXc gl  
  return t; 8B7,qxZ  
} V?z-Dt C  
} ; v!rOT/I  
>qynd'eToR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  1O@ cev;  
下面就可以修改holder的operator=了 `k'Dm:*`u4  
Bd*\|M  
template < typename T > ;Q%3WD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q|R$A8)L.  
  { )N]%cO(^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hbz,3{o5  
} ZUeA&&{  
("j*!Dsd  
同时也要修改assignment的operator() #Xd#Nc j  
C)qP9uW  
template < typename T2 > -*&C "%e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `v$Bib)  
现在代码看起来就很一致了。 1"HSM =p  
KXga {]G:  
六. 问题2:链式操作 5v-o2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H.: [# a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7!E7XP6,~>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .(8eWc YK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 H3" D$Nv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I45\xP4i  
;Ajy54}7  
template < typename T > p9$=."5  
struct result_1 oq}Q2[.b  
  { QCk(qlN'h9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;X2(G  
} ; X~Vr}  
>c:- ;(k  
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: * ;C8g{  
LC:bHM, e  
template < typename T > vdN0YCXG  
struct   ref i#y3QCNqf^  
  { jo8;S?+<|?  
typedef T & reference; 0NWtu]9QC  
} ; P(BV J_n  
template < typename T > 7Y(ySW  
struct   ref < T &> aF\?X &|  
  { (" >gLr  
typedef T & reference; s%R'c_cGZ  
} ; NQ(}rr'.  
c;e2= A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f~D> *<L4-  
P>t[35/1  
template < typename T > A{Q:,S)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .%4{zaB  
  { ~|~j01#  
  return l(t) = r(t); /8` S}g+  
} :i6k6=  
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。 h}U\2$5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6uijxia  
sm>Hkci%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _8'FI_E3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y Hv85y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZkJYPXdn?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '?~k`zK  
最后的布局是: a,U =irBA  
                Add X=p~`Ar M{  
              /   \ q#RVi8('  
            Divide   5 ~4mgYzOmD`  
            /   \ fx QN  
          _1     3 a]465FY  
似乎一切都解决了?不。 @:. 6'ji,`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 66%#$WH#  
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。 %L./U$  
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: %Iv0<oU  
mdOF0b%-]  
template < typename Right > g'`J'6Pn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rY>{L6d  
Right & rt) const t$=0  C  
  { 3 SQ_9{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3X{=* wvt  
} X!n-nms  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $2^V#GWo  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4.3Bz1p&#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 MWCP/~>a2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (*%+!PS  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 x]k^JPX  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J680|\ER  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: HFx8v!^5N  
^AD/N|X^  
template < class Action > ?#\?&uFJ}  
class picker : public Action h"YIAQ',  
  { 'W$jHs  
public : b=QO^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CPGXwM=   
  // all the operator overloaded )E^4\3 ^:  
} ; EG0NikT?  
-)?~5Z   
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。 9h$-:y3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ;=Bf&hY&  
vdNh25a<h  
template < typename Right > JPiC/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gn;eh~uw;l  
  { 9\Mesf1$o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uz H)fB  
} "aP>}5<h  
(^9q7)n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }x-~>$:"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 mxQS9y  
m5zP|s1`['  
template < typename T >   struct picker_maker r[M]2h  
  { d Z"bc]z{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iAT&C`,(&  
} ; ?i(Tc!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tZU"Ud  
  { OV>T}Fq  
typedef picker < T > result; : O t\l  
} ; +]CKu$,8  
Sd^e!? bp  
下面总的结构就有了: j>?H^fB  
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。 !V@Y \M d  
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。 w_,.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >H5BY9]I  
至此链式操作完美实现。 ahS*YeS7  
m3 (fr  
Nf0b?jn-  
七. 问题3 %nOBsln  
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。 ))G%C6-  
Zu\#;O   
template < typename T1, typename T2 > 'iMI&?8u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XOgX0cRC4  
  { Fdu0?H2TL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xYM/{[  
} qJ"dkT*  
>|@ /GpD  
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: ID'@}69.S  
%'4dg k  
template < typename T1, typename T2 > lUCdnp;w'  
struct result_2 eiP>?8  
  { }%$9nq3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x gaN0!  
} ; )/bt/,M&}  
;5"r)F+P  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3$l'>v+5{  
这个差事就留给了holder自己。 _*bXVJ ]  
    Kj}hb)HU  
?)4|WN|c_  
template < int Order > :;{U2q+  
class holder; %Dsa ~{  
template <> Gu*;z% b2  
class holder < 1 > &}:Hp9n  
  { ]4uIb+(S  
public : i0p"q p  
template < typename T > @%ChPjN  
  struct result_1 r^#.yUz  
  { 6n%^ U2H/-  
  typedef T & result; ;?zb (2  
} ; UTi n0k  
template < typename T1, typename T2 > S:rW}rJ  
  struct result_2 I7BfA,mZ7  
  { dHf_&X2A  
  typedef T1 & result; X?4tOsd  
} ; 4X#>;  
template < typename T > OX|/yw8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KQ3)^J_Z  
  { 8"8sI  
  return (T & )r; 2',t@<U  
} g"# R>&P  
template < typename T1, typename T2 > #0G9{./C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K Qub%`n  
  { v{?9PRf\s  
  return (T1 & )r1; JO+ hD4L  
} "vU:qwm  
} ; )_xM)mH  
zFB$^)v"<  
template <> l4;/[Q>Z  
class holder < 2 > 7OC ,KgJ3  
  { TrkoLJmB  
public : mjBXa  
template < typename T > 0qJ(3N  
  struct result_1 <ezvz..g  
  { Q$kSK+ q!  
  typedef T & result; C+y:<oo)  
} ; er l_Gg  
template < typename T1, typename T2 > a&XURyp  
  struct result_2 $G*$j!  
  { O$$s]R6  
  typedef T2 & result; tV# x{DN  
} ; ]lZ!en  
template < typename T > $ZQPf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +Icg;m{  
  { uo 7AU3\  
  return (T & )r; x,>@IEN7  
} I"T_<  
template < typename T1, typename T2 > M5 Pvc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p_P'2mf  
  { gtCd#t'(V  
  return (T2 & )r2; Q4c>gds`  
} (q:L_zFj>"  
} ; ^P&y9dC.  
@xO< ~  
gfih;i.pY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f>p;Jh{2fn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "hs`Y4U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q'c'rN^  
0%'&s)#  
return l(i, j) = r(i, j); ,VJ0J!@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #\t?`\L3  
BS+N   
  return ( int & )i; )ALf!E%{  
  return ( int & )j; &*MwKr<y  
最后执行i = j; Qy@chN{eP  
可见,参数被正确的选择了。 a8Ci 7<V  
@uT\.W:Q2  
e:!&y\'"9  
_?O'65  
9Z rWG  
八. 中期总结 0[9A*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;'R{b$B;|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f5d"H6%L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d;;]+%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *Pw; ;#\B  
mv<z%y?Oj  
.xCO_7Rd  
mpXc o *!_  
}2V|B4  
!cp ,OrO\  
九. 简化 0'z$"(6D  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dO rgqz`e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;f0+'W  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: EV2whs2g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (K^9$w]tf  
  +-*/&|^等 7(Y!w8q&^  
2. 返回引用。 cKFzn+  
  =,各种复合赋值等 J<u,Y= -~  
3. 返回固定类型。 6D3fkvc Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M,q'   
4. 原样返回。 '$q'Wl)  
  operator, 3V LwMF?  
5. 返回解引用的类型。 GfL}f9  
  operator*(单目) H:y.7  
6. 返回地址。 jD$T  
  operator&(单目) ,MuLu,$/  
7. 下表访问返回类型。 F}2U8O  
  operator[] ak0KrVF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3DMfR ofg  
  operator<<和operator>> )bw^!w)  
C4TJS,!1rH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 AEOo]b*&d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "2N3L8?k  
`!>zYcmT  
template < typename Left > o&fAnpia=  
struct value_return K (Z d-U  
  { zZ OoPE  
template < typename T > BLuILE:$  
  struct result_1 Qh%7RGh_  
  { }qi6K-,oU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s|%mGt &L  
} ; >umcpkp- h  
X.%Xi'H  
template < typename T1, typename T2 > }bAd@a9>3  
  struct result_2 IAhyGD{b  
  { @,pO%,E6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OZQhT)nS]  
} ; @C~TD)K  
} ; *N[.']#n  
W>bhSKV%  
zp,f}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vA;ml$  
:*)~nPVV  
下面我们来剥离functor中的operator() p_!Y:\a5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bx j6/a7Xd  
2W$c%~j$2  
return l(t) op r(t) CNM/}|N^Si  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c{V0]A9VF  
return op l(t) #xm<|s   
return op l(t1, t2) /vD5C  
return l(t) op UVxE~801Y  
return l(t1, t2) op 1Jd82N\'  
return l(t)[r(t)] zPH1{|H+l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] toX4kmC  
hy3[MOD$G  
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: /n/U)!tp  
单目: return f(l(t), r(t)); 'g|%Ro/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MS_&;2  
双目: return f(l(t)); ipw_AC~  
return f(l(t1, t2)); aVO5zR./)  
下面就是f的实现,以operator/为例 rcF;Lp :  
` {k>I^Pg  
struct meta_divide cx1U6A+  
  { %0Ulh6g;Dt  
template < typename T1, typename T2 > V7[Dvg:W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NA]7qb%%<  
  { &z 1A-O v  
  return t1 / t2; s lDxsb  
} ryW1OV6?_0  
} ; OMvwmm  
^ Gq2"rDM  
这个工作可以让宏来做: T9*\I TA  
|pqLwnOu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9hmCvQgtf  
template < typename T1, typename T2 > \ - EF(J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N#bWMZ"  
以后可以直接用 wI1[I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z?ZcQ[eC  
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 jMzHs*:  
(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。。。) G"5Nj3v d  
B(:Kw;r?  
>#$( M5&}-  
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 o~NeS|a  
?\<2*sW [k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ga4 gH>4  
class unary_op : public Rettype l^u P?l"  
  { mB"zyL-  
    Left l; E,c~.jYc  
public : x/[i &Gkv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]vXIj0:  
[YHvyfk~_  
template < typename T > 95T%n{rz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _-%ay  
      { "f!*%SR: 1  
      return FuncType::execute(l(t)); $a15 8  
    } !V+5$TsS  
YUT"A{L  
    template < typename T1, typename T2 > ,^26.p$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )_GM&-  
      { fX[,yc;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,*E%D _  
    } D4 {gt\V  
} ; @!0j)5%  
x^+ C[%  
66p_d'U  
同样还可以申明一个binary_op o4w+)hh  
XhWMvme  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UM|GX  
class binary_op : public Rettype Kzo{L  
  { 2Mu-c:1  
    Left l; n  'P:  
Right r; "*+epC|ks  
public : _N/]&|.. !  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  KS*W<_I  
1G.+)*:3  
template < typename T > W.MJyem  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R#Bt!RNZ  
      { JO :m: M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?z:xQ*#X  
    } LaN4%[;X1-  
5Hr(9)  
    template < typename T1, typename T2 > \M>AN Z}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YLSG 5vF+  
      { R)<Fqa7Tm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z]w_2- -  
    } :6HMb^4  
} ; }-r"W7]k  
]\#RsVX  
oC4rL\d{  
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 RK rBHqh@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )B}]0`z:P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nz!AR$  
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。 3g-}k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rBr28_i   
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。。。 k;LENB2iv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cs]xs9  
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) "hy#L 0\t  
下面是修改过的unary_op )s6tj lf8  
$<ZX};/D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =WO{h48]  
class unary_op TS UN(_XGW  
  { Llk`  
Left l; vm4]KEyrX  
  r5s*"z  
public : i^QcW!X&  
jBE= Ij  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "UA W  
"4"L"lJ   
template < typename T > Qz$.t>@V=  
  struct result_1 0hNc#x6  
  { pn =S%Qf]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V).M\  
} ; GbL,k? ey  
4e%SF|(Y'h  
template < typename T1, typename T2 > /1OhW>W3eH  
  struct result_2 aX~iY ~?_  
  { / 5=A#G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f3596a  
} ; a(J~:wgd  
SQz>e  
template < typename T1, typename T2 > l[.pI];T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5,mb]v0k  
  { gqC:r,a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BRW   
} 7vHU49DV  
54'z"S:W  
template < typename T > 3gGF?0o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |bBYJ  
  { ZAiQofQ:2  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]0O pd9  
} ^$T>3@rDB  
1= <Qnmw  
} ; ~Aq UT]l  
 35,SPR  
a]ftE\99  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e8gD(T  
好啦,现在才真正完美了。 f|< *2Mk  
现在在picker里面就可以这么添加了: t=yM}#r$  
qQ|v~^  
template < typename Right > +q =/}|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >yL8C: J9  
  { cy}2~w&s4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R"82=">v  
} RQh4RUm  
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。 icnp^2P  
c5t?S@b  
"0]i4d1l  
V= .'Db2D  
W{0<ro`  
十. bind *.i` hfRc  
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。 nNL9B~d  
先来分析一下一段例子 WJg?R^  
QU\|RX   
,Z52d ggD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} py,z7_Nuh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M/#<=XhA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [1Vh3~>J6  
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。 un..UU4  
我们来写个简单的。 W/&cnp\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OP>'<FK   
对于函数对象类的版本: fwOvlD&e  
] ^.#d  
template < typename Func > jLZ~9FXF2  
struct functor_trait \a}%/_M\  
  { ffSecoX  
typedef typename Func::result_type result_type; rt."P20T  
} ; Z!ub`coV[  
对于无参数函数的版本: 0h#' 3z<  
Gh@QR`xxc  
template < typename Ret > c"fnTJXr79  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q,+d\-+  
  { _STN^   
typedef Ret result_type; P/0n) Q  
} ; j4Lf6aUOX  
对于单参数函数的版本: y=q\1~]Z  
)TV'eq  
template < typename Ret, typename V1 > QDyL0l{C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \5O4}sm$*  
  { zQD$+q5h  
typedef Ret result_type;  4INO .  
} ; F7L+bv   
对于双参数函数的版本: 4egq Y0A  
RELLQpz3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CxwZ$0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > + e4o~ p  
  { S^~GI$  
typedef Ret result_type; >D*L0snjV  
} ; jYuH zf  
等等。。。  &grT}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H{9di\xnEm  
^TnBtIU-B  
template < typename Func > p"Fj6T2  
struct func_return LL.YkYu  
  { q(_pk&/  
template < typename T > 4WDh8U  
  struct result_1 nV GrW#'E  
  { 3C2L _ K3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RV7l=G9tq  
} ; RXLD5$s^  
CYs:P8^  
template < typename T1, typename T2 > MSsboSxA  
  struct result_2 ] S]F&B M|  
  { 7pmhH%Dn$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vB KBMnSd  
} ; ZOfyy E  
} ; hesL$Z [  
,%yjEO  
pT.iQ J|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .J'}qkz~  
h_Q9 c  
template < typename Func, typename aPicker > 0I& !a$:  
class binder_1 {_l@ws  
  { Bo_Ivhe[m  
Func fn; 9>\s81^  
aPicker pk; b=`h""u  
public : xR\$2(  
/J8y[aa  
template < typename T > (wnkdI{  
  struct result_1 ErHbc 2  
  { ;ukwKf s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9:IVSD&"Rf  
} ; Z6A*9m  
]xfu @''  
template < typename T1, typename T2 > Tf<1Z{9  
  struct result_2 F3i+t+Jt  
  { Hq3"OMGq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +A3@{ 2  
} ; CsJw;]dYI  
x{j|Tf3,G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J9zSBsp_  
YrL:!\p.  
template < typename T > ,QdUfM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5ZSV)$t  
  { g%Sl+gWdJ  
  return fn(pk(t)); V*2uW2\}  
} :q<8:,rP  
template < typename T1, typename T2 > 00[Uk'Q*5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n0:'h}^  
  { a2SMNC]  
  return fn(pk(t1, t2)); xJ:15eDC  
} LaG./+IP  
} ; pMe'fC~*  
MOKg[ j  
0V@u]  
一目了然不是么? -O:+?gG  
最后实现bind Ux2(Oph  
#;# V1  
4 >at# Zc  
template < typename Func, typename aPicker > =rMT1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nm_]2z O  
  { $0~H~ -  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s=h  
} '%vb&a!.6  
5IE2&V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tXV9+AJ  
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。 d<r=f"  
P4-`<i]!S  
十一. phoenix q;3.pRw(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N0,wT6.  
*/;[ -9  
for_each(v.begin(), v.end(), F#*vJb)  
( *$1M= $  
do_ u^8:/~8K  
[ Y!N *J  
  cout << _1 <<   " , " M{<cqxY  
] BqC!78Y/e  
.while_( -- _1), w]J9Kv1)-  
cout << var( " \n " ) )7l+\t  
) e)]9u$x  
); $vlq]6V8  
sKVN*8ia  
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: $!)Sgb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x DD3Y{ K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t;!v jac  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d!mtSOh  
ms@*JCL!t  
^V#9{)B  
template < typename Cond, typename Actor > FAkjFgUJp  
class do_while Ue^2H[zs-  
  { ~za=yZo7(  
Cond cd; >~8;H x].d  
Actor act; ;[V_w/-u  
public : _w0t+=&  
template < typename T > ^1^k<  
  struct result_1 :L*"OT7(6  
  { bi;?)7p&ZY  
  typedef int result_type; T[]2]K[&B  
} ; ,K'>s<}  
VJmX@zX9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >77N5 >]e  
Y_tLSOD#/  
template < typename T > veIR)i@dx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /n;Ll](ri  
  { Q\|72NWS  
  do 2#:/C:  
    { (C>FM8$J  
  act(t); 4=!SG4~o  
  } yr?*{;  
  while (cd(t)); a+sHW<QeS  
  return   0 ;  AV{3f`  
} l$N b1&  
} ; 6bF?2 OC  
91d@/z  
. J[2\"W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t[*;v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 o8Vtxnkg  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u>SGa @R)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 exT O#*o  
下面就是产生这个functor的类: ~b;l08 <  
D1]%2:  
H'7AIY }  
template < typename Actor > |W4 \  
class do_while_actor hqrI%%  
  { C%_^0#8-0  
Actor act; Ww-%s9N<  
public : #2l6'gWE0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} & 9X`tCnL  
db#QA#^S  
template < typename Cond > ]k~Vh[[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NsDJ q{  
} ; ,S[,F0"%  
j}$dYbf$  
65X31vU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v|uY\Z  
最后,是那个do_ tVVnQX  
|:yQOq|  
k.=67L  
class do_while_invoker a Mp*Ap  
  { B^g+_;  
public : banie{ e  
template < typename Actor > lCT N dW+=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2c:H0O 0o  
  { D lz||==  
  return do_while_actor < Actor > (act); :aHD'K  
} 'D#iT}Vu  
} do_; eLE9-K+  
*: )hoHp&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 94C)63V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bL*;6TzRK  
最后来说说怎么处理break和continue SxV(.i'  
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。 at7|r\`?-  
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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