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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ogJ';i/o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w")m]LV  
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, 9j5-/   
3[ xHY@c  
/R>YDout}  
^nDa-J$  
  class filler ~4mRm!DP  
  { Ua~8DdW  
public : 7d+0'3%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VAe[x `  
} ; N0 mh gEA  
D/,(xWaT  
cu)B!#<!&  
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: 1hc`s+N  
O.-A)S@  
[EK^0g   
X|}Q4T`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `v'yGsIV  
lc]cs D  
@iBmOt>3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yDj'')LOQg  
Kp;a(D  
;*=7>"o'`  
%CUwD  
二. 战前分析 v`p@djM  
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。 +Z]}ce u"  
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 DUg[L  
QcjsQTAbk  
0vMKyT3 c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j'lC]}kH  
  /* --------------------------------------------- */ b tbuE  
vector < int *> vp( 10 ); z<J2e^j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); RS@G.|  
/* --------------------------------------------- */ :u)Qs#'29  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C]h_co2eI  
/* --------------------------------------------- */ :lK8i{o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Mq#Hi9SKY  
  /* --------------------------------------------- */ .LbAR u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 46B'Ec  
/* --------------------------------------------- */ Q:'r p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BH}M]<5  
tGSX TF}G  
KUU ZN  
][XCpJ)8  
看了之后,我们可以思考一些问题: }j!C+i  
1._1, _2是什么? /)?qD  
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。 ?D(aky#cyc  
2._1 = 1是在做什么? %MCS_'N J  
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。 voJJoy%  
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。 >\3N#S"PF  
j9-.bGtm?.  
BA8!NR|  
三. 动工 AOz~@i^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1 qp"D_h  
*r7%'K{ C  
v] m`rV8S[  
EiyHZ  
template < typename T > <q&i"[^M  
class assignment %_~1(Glz  
  { {!!8 *ix  
T value; (`R heEg@f  
public : &!FI!T -WH  
assignment( const T & v) : value(v) {} itcM-?  
template < typename T2 > #/\Zo &V8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  lsgZ  
} ; z f >(Y7M  
o|_9%o52'  
(UTA3Db  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WmRu3O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IGlM} ?x  
#vAqqAS`,  
V?-2FK]  
M'T[L%AP  
  class holder 5v sn'=yN  
  { AKS. XW  
public : |:SIyXGbY  
template < typename T > Ix~rBD9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mcs!A/]<  
  { LCe6](Z  
  return assignment < T > (t); 57_AJT hR  
} 2tQ?=V(Di  
} ; _{GD\Ai_W  
8v=t-GJW  
E 0@u|  
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: ]Y$jc  
L[U?{  
  static holder _1; AtqsrYj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pr1kYMrqri  
\FnR'ne  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nj-LG!"a  
而不用手动写一个函数对象。 1KjzKFnb  
Q@"!uB.e  
Zq:c2/\c}  
lg{M\ +  
四. 问题分析 !LsIHDs4  
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。 R~;8v1>K  
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。 7&(h_}Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ke)<E98DC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,pUB[w\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }*vE/W  
Q<yvpT(  
五. 问题1:一致性 t"5ZYa  
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?| >D_)z/v?"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $2a_!/  
6zGeGW  
struct holder 14(ct  
  { hE'>8{  
  // `H9 !Z$7G  
  template < typename T > OU*skc>  
T &   operator ()( const T & r) const j@4]0o  
  { mILCC} Kt  
  return (T & )r; f?(g5o*2  
} o?I`n*u"X  
} ; 8:Dkf v  
/!60oV4p0  
这样的话assignment也必须相应改动: ?!3u ?Kd  
O8-Z >;  
template < typename Left, typename Right > vOl3utu7  
class assignment 2Tv W 6  
  { //bQD>NBO  
Left l; Fw^^sB  
Right r; b27t-p8  
public : )r(e\_n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s~c cx"HH  
template < typename T2 > %UG|R:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8k_hX^  
} ; Un&rP70  
G)gb5VW k  
同时,holder的operator=也需要改动: -oY8]HrXfK  
o<5+v^mt#  
template < typename T > 'L^M"f^I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &M=15 uCK  
  { IiY%y:!g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J8[aVG  
} w,X J8+B  
Vw`%|x"Xz  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 th5UzpB4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *r|1 3|k  
Rk{vz|  
return l(rhs) = r; >xXq:4l>}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 OJ.oHf=K!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  TZdJq  
 \7e4t  
template < typename Tp > KYq<n& s  
class constant_t IU"8.(;o  
  { ly@%1  
  const Tp t; x6vkd%fCj  
public : :]LW,Eql  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HaF&ooI5+  
template < typename T > !lp7}[k<y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q35=_'\W  
  { Vq^b_^  
  return t; yP34h*0B  
} /)4Q%Zp  
} ; {&FOa'bP  
@2>ce2+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]#rN z"  
下面就可以修改holder的operator=了 1\/~>  
AU;Iif6  
template < typename T > yz)Nco]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  gA19f  
  { x$pz(Q&v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z*o2jz?t4  
} bvT$/ (7  
LwH+X:?i  
同时也要修改assignment的operator() t{Ks}9B  
-.Zy(  
template < typename T2 > y-Lm^ GW4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x@|10GC#:  
现在代码看起来就很一致了。 _J,*0~O$  
{l\Ep=O vx  
六. 问题2:链式操作 -:Q"aeC5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Wq<H sJd/  
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。 y"H(F,(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。 %-|$7?~   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 khQ fLA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V Y@`)  
m=w #l>!  
template < typename T > 'a~F'FN$  
struct result_1 w!}kcn<  
  { drp< f1`l8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $]a*ZHd;2&  
} ; &C#?&AQ  
X#X/P  
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: J~N!. i  
MI`<U:-lP  
template < typename T > {H 3wL  
struct   ref ]=Wq&~  
  { DH.CAV  
typedef T & reference; zXe]P(p<  
} ; 8C I\NR{x8  
template < typename T > `J;g~#/k  
struct   ref < T &> w; :{  
  { +77j2W_0  
typedef T & reference; ~Yre(8+M  
} ; \3x+Z!  
cxIAI=JK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $6d5W=u$H  
K)eyFc  
template < typename T > .AF\[IQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U:|:Y=O?Q  
  { ( ;KTV*1  
  return l(t) = r(t); yx7y3TSq  
} Z/OERO   
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。 ]hbrzv o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  o%$R`;  
p`'3Il3  
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 )0=H)k0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r4]hcoU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /5?tXH"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~^o YPd52*  
最后的布局是: R-Y 7I  
                Add V7k!;0u v  
              /   \ HUel  
            Divide   5 ? ~oc4J*>(  
            /   \ d[p?B-7%  
          _1     3 I"D}amuv  
似乎一切都解决了?不。 m4R:KjN*  
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。 $-39O3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :6Gf@Z&+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: iq5-eJmq  
W Qe Q`pM  
template < typename Right > [] R8VC>Ah  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GwmYhG<{  
Right & rt) const u>V~:q\X  
  { `Zci <  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v\5`n@}4  
} }50s\H._C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cY|@s?3NND  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 z AY -Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^fbzlu?G4-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6Zv-kG  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e`?o`@vO,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {G=|fgz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?%b#FXA  
+rKV*XX@  
template < class Action > U bh)}G,Mg  
class picker : public Action )OFf nKh  
  { eX'V#K#C  
public : xBE}/F$ 45  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H$6;{IUz~  
  // all the operator overloaded M4t:)!dji?  
} ; pwNF\ ={  
QPB ^%8  
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。 V:lKF')  
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: 3.Jk-:u %m  
IG!(q%Gf  
template < typename Right > AzSmfEaU0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tjcsT>  
  { w%%*3[--X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J #;|P-pt  
} H9[0-Ur5  
Hr*xAx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2xv[cpVi  
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。 Q|7m9~  
)p{,5"0u  
template < typename T >   struct picker_maker &HqBlRo  
  { f/sLQdK,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z:A_  
} ; :VX2&*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $]J<^{v  
  { s =<65  
typedef picker < T > result; a@C}0IP)  
} ; ^a7a_M  
kXO c)  
下面总的结构就有了: lXutZ<S[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 M'@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wjHH%y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -.5R.~@  
至此链式操作完美实现。 w$jSlgUHy)  
:bq UA(k  
HHT8_c'CC#  
七. 问题3 U(hIT9  
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。 $Q=S`z=  
9x#T j/5%  
template < typename T1, typename T2 > .cr<.Ov  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zOYG`:/'  
  { {gB9EGY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K#R|GEwr  
} I.U=%{.  
2F/oWt|w?  
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: NH+N+4dEO  
##s :Ww  
template < typename T1, typename T2 > ,2mq}u>WU  
struct result_2 8>|<m'e^\r  
  { $|I hO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nHQWO   
} ; qU ,{jD$  
p &i+i  
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? MSe >1L2=  
这个差事就留给了holder自己。 ;Ao`yC2(v  
    D4T(Dce  
.qCI!%fg  
template < int Order > ~NIqO4 D  
class holder; aX*7tRn_%  
template <> $]4o!Z  
class holder < 1 > n m.5!.  
  { WdbHT|.Aj  
public : %<MI]D  
template < typename T > HE+D]7^  
  struct result_1 PVrNS7 Rk/  
  { O{EbL5p  
  typedef T & result; /{-J_+u*%  
} ; Q>WnSm5R  
template < typename T1, typename T2 > !y3XIbdS"  
  struct result_2 3o#K8EL  
  { Ba76~-gK$  
  typedef T1 & result; 8o466m6/  
} ; =h/61Bl3  
template < typename T > cea e~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8TYoa:pZ  
  { <m%ZDOMa  
  return (T & )r; -~ Dn^B1^  
} I:YE6${k!  
template < typename T1, typename T2 > !4$-.L)#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]!2[kA-  
  { ESuP ZB  
  return (T1 & )r1; pJ/{X=y  
} +ux`}L(  
} ; 1/A|$t[  
5qkyi]/U8  
template <> ',I$`h  
class holder < 2 > vQ >8>V  
  { s^/2sjoL  
public : 5oo6d4[  
template < typename T > [2ri=lf,  
  struct result_1 ;V bB]aUg  
  { }*7Gq  
  typedef T & result; 3w+ +F@(  
} ; Gg%pU+'T  
template < typename T1, typename T2 > od*#)   
  struct result_2 >P-'C^:V=  
  { r|ogF8YN  
  typedef T2 & result; x)f<lZ^L&H  
} ; '~xiD?:  
template < typename T > Sy^@v%P'A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kE1k@h#/  
  { +[pJr-k  
  return (T & )r; )2R]KU_=g  
} srH.$Y;~  
template < typename T1, typename T2 > /1.gv~`+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kj:'Ei7  
  { NFI~vkk'G  
  return (T2 & )r2; 7Kt i&T  
} a)!R4  
} ; *]ME]2qP  
8x9;3{R   
#y1M1Og  
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> >。 Jjh=zxR>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $LtCI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >n%ckL|rG  
Kp6%=JjO  
return l(i, j) = r(i, j); H:o=gP60]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /km0[M  
L tK,_j  
  return ( int & )i; 7+rroCr"  
  return ( int & )j; $^W|@et{ ]  
最后执行i = j; [V0%=q+R  
可见,参数被正确的选择了。 3C2~heO>|  
cd4HbSp  
)~#3A@  
6`5DR~  
$"3cN&  
八. 中期总结 QV _a M2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _w7yfZLv+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h-\+# .YP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *?o 'sTH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %%lJyLq'Vk  
EH]qYF.  
TZarI-A  
+ ,rl\|J%  
'fY29Xr^  
{-yw@Kq  
九. 简化 YyC$\HH6  
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。 >FL%H=]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :PB W=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: m2Wi "X(I_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J?f7!F:8  
  +-*/&|^等 :v^OdW  
2. 返回引用。 /Y| <0tq  
  =,各种复合赋值等 l@>@2CB  
3. 返回固定类型。 8 LsJ}c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,6x>gcR  
4. 原样返回。 RF'&.RtVa  
  operator, B%z+\<3^q  
5. 返回解引用的类型。 l2kUa'O-  
  operator*(单目) | zOwC9-6  
6. 返回地址。 aX.//T:':?  
  operator&(单目) tQ`|MO&o  
7. 下表访问返回类型。 H1$n6J  
  operator[] l <yYfGO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 24 RD  
  operator<<和operator>> 5]2 p>%G  
Gl9 ,!"A  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 I~,bZA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _BG7 JvI  
~zQxfl/  
template < typename Left > Y$W)JWMY`  
struct value_return [!`5kI  
  { )-\qo#0l  
template < typename T > -K6y#O@@  
  struct result_1 -6# _t  
  { A1B%<$|pz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;G*)7fi  
} ; k!d<2Qp W  
`{Fz  
template < typename T1, typename T2 > igF<].'V  
  struct result_2 0*6Q 8`I  
  { gN[^ ,u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^O&&QRH~w  
} ; ~ F>'+9?Sn  
} ; fPG3$<Zr  
h79~d%-  
h/*@ML+bB8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2g;Id.i>  
i>(TPj|  
下面我们来剥离functor中的operator() /b410NP5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1+qP7 3a^  
uz;eY D  
return l(t) op r(t) &@'+h* b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @GF3g=  
return op l(t) a?*pO`<J{  
return op l(t1, t2) e /L([  
return l(t) op ~gg&G~ ET  
return l(t1, t2) op  =sk#`,,:  
return l(t)[r(t)] {5c]\{O?[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \og2\Oh&gH  
TwKi_nh2m  
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: =tl~@~pqI  
单目: return f(l(t), r(t)); Px gul7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X=Jt4 h 9  
双目: return f(l(t)); D0h6j0r 5  
return f(l(t1, t2)); C{,Vk/D-0  
下面就是f的实现,以operator/为例 T75N0/teS  
`)TgGny01  
struct meta_divide $}=r 45e0K  
  { M%7|7V<o)^  
template < typename T1, typename T2 > AsI.8"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'a"Uw"/p[  
  { uYijzHQyD  
  return t1 / t2; 3!i{4/  
} {"db1Gbfg  
} ; '30JJ0  
w^}* <q\  
这个工作可以让宏来做: 2%) ~E50U  
@)@tIhw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  gOy{ RE  
template < typename T1, typename T2 > \ o Va[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bl\;*.s'  
以后可以直接用 :bXTV?#0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t|*UlTLm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 G^#? ~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) o8S P#ET"n  
\p!m/2  
l|M|;5TW  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }Ggn2 X  
-jVg {f!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZHCrKp  
class unary_op : public Rettype iDYm4sY  
  { M%s!qC+  
    Left l; )/Oldyp  
public : gl!ht@;>ak  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {~#d_!(  
=nlj|S ~3  
template < typename T > ^cuH\&&7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /'^ BH A|h  
      { "tu*(>'~5  
      return FuncType::execute(l(t)); !$<Kp6  
    } Y@+9Ukd/  
[YJ*zO  
    template < typename T1, typename T2 > u\km_e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U@:l~ xJ  
      { <"av /`;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?"@SxM~\  
    } {ea*dX872:  
} ; Zt 1nH  
*Zn,v-d  
"@rHGxK  
同样还可以申明一个binary_op  _w FK+>  
!. :b}t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]-l4  
class binary_op : public Rettype 2~h Q   
  { o%K1!'  
    Left l; pE$*[IvQ'  
Right r; y8]vl;88yY  
public : CS0q#?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5'_:>0}  
ML%JT x0+Z  
template < typename T > 0UQ DB5u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m`jGBSlw_  
      { l I2UpfkBP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l>)+HoD  
    } FPEab69  
Ad4-aWH  
    template < typename T1, typename T2 > |WW'qg]Uu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S4OOm[8  
      { J$-1odL0Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m*v@L4t( 1  
    } z]j_,3Hff  
} ; UN:cRH{?*  
B9'2$s+Z;  
S}K-\[i?  
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 'Y/8gD~.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ef=4yH?\j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {6F]w_\  
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。 D c]J3r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NC|VZwQtm  
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。。。 y/+y |.Xg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u Npa2{S'  
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) d!"gb,ec  
下面是修改过的unary_op Z*'_/Grv?  
z0T6a15f!P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qnO/4\qq  
class unary_op 5'EoB^`8N~  
  { yaAg!mW  
Left l; jjg&C9w T  
  w# ;t$qz}  
public : l!IN#|{(  
Ub[UB%(T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OO;I^`Yn  
|2I p*  
template < typename T > =E&1e;_xlE  
  struct result_1 e(9K.3 @{  
  { e{.P2rnh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xP 3>8Y  
} ; SnoEi~Da  
,;yaYF 6|/  
template < typename T1, typename T2 > t<cWMx5ra  
  struct result_2 &pAmFe  
  { S4{\5ulr7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \G6V-W  
} ; Ua+Us"M3}  
>8injW3 52  
template < typename T1, typename T2 >  8vUq8[[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "p&4Sn3T2?  
  { Dj w#{WR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W;8}`k  
} s_6Iz^]I  
H#QPcp@  
template < typename T > GGFrV8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z FIgKWZ'  
  { 7Ur'@wr  
  return OpClass::execute(lt(t)); T"E%;'(cp)  
} Rtai?  
}$:ha>  
} ; EtDzmpJR>  
O! w&3 p  
?$b*)<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7[8d-Sf24{  
好啦,现在才真正完美了。 g]._J  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5 ~"m$/yE  
P2 +^7x?  
template < typename Right > 'zuA3$SR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dV"Kx  
  { D+*_iM6[-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K Z0%J5  
} r7v 1q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ['l}*  
dj3E20Ws  
a<Ps6'  
wodff_l  
F/D/1w^ iR  
十. bind 9>d~g!u=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xGX U7w:X  
先来分析一下一段例子 u2l`% F`x  
J(`(PYo\i  
aMyf|l.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~-NlTx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d C6t+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]$A6krfh|  
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。 E D_J8 +  
我们来写个简单的。 )eBCO~HS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Yk5Cyq  
对于函数对象类的版本: " R-Pe\W  
=z2g}X  
template < typename Func > ]ov"&,J  
struct functor_trait RaB%N$.9s  
  { n^rzl6dy  
typedef typename Func::result_type result_type;  !:|D[1m  
} ; S&~;l/  
对于无参数函数的版本: @|9V]bk  
7XiR)jYo*  
template < typename Ret > Tc;j)_C)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G88g@Exk  
  { -}Gk@=$G  
typedef Ret result_type; ;5=5HYx%  
} ; ,in"8aT}~  
对于单参数函数的版本: CS Isi]H  
!,;/JxfgVh  
template < typename Ret, typename V1 > .4,l0Nn`W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3d>xg%?  
  { S{)'1J_0  
typedef Ret result_type; q6V\n:hKV  
} ; )}T0SGY  
对于双参数函数的版本: 19^B610  
*AI?md  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s#V:! 7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~H`(zzk  
  { P!lTK   
typedef Ret result_type; |FZIUS{]  
} ; FQikFy(YY  
等等。。。 )cxML<j'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BxGz4  
c`!8!R  
template < typename Func > `xu/|})KI  
struct func_return 08;t%[R  
  { i^6g1"h  
template < typename T > 3AarRQWsn  
  struct result_1 1EA}[x  
  { m-}6DN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I i J%.U  
} ; c"CF&vTp  
$4]"g}_  
template < typename T1, typename T2 > *qL"&h5W  
  struct result_2 w_^g-P[o-  
  { Ck^jgB.7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e{`DvfY21  
} ; |PW.CV0,  
} ; <Z9N}wY,8  
F7qQrE5bl  
sBWLgJz?C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N^By#Z  
? Eh)JJt  
template < typename Func, typename aPicker > /N\[ C"8  
class binder_1 uHpSE?y/  
  { Ke,$3Yx  
Func fn; rTLo6wI  
aPicker pk; i sV9nWo$  
public : <LOas$  
 9/R<,  
template < typename T > }TAHVcX*p  
  struct result_1 naWW i]9  
  { zrCQEQq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gAViwy9{  
} ; zu|=1C#5h  
%^66(n)  
template < typename T1, typename T2 > WG.J-2#3  
  struct result_2 {,b:f  
  { ;l2pdP4jf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pbb6?R,  
} ; 'Gds?o8  
\H$j["3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %4HpTx  
V/i7Zh#2:  
template < typename T > ?*)wQZt;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hze~oAP+  
  { zWEt< `1M  
  return fn(pk(t)); 4GTB82V$  
} gay6dj^  
template < typename T1, typename T2 > >\c"U1%E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2zN%Z!a#J  
  { >J No2  
  return fn(pk(t1, t2)); 7e D<(  
} 9a0ibN6m  
} ; W-ll2b  
#-Nc1+gu   
>@NGX-gp  
一目了然不是么? EkEU}2  
最后实现bind pUXszPf  
nXnO]wXC  
vx8-~Oq{|;  
template < typename Func, typename aPicker > .ITR3]$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nPS:T|*G  
  { X[ up$<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $S _VR  
} a4iq_F#NF  
&lYe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *wetPt)~v_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 x nm!$ $W  
G.#sX  
十一. phoenix qC aM]Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kan4P@XVS  
m6=Jp<  
for_each(v.begin(), v.end(), =ADdfuKN  
( L 2:N@TP  
do_ ' ;PHuMY#X  
[ 3m9ab"  
  cout << _1 <<   " , " )dgo oq  
] -^%YrWgd?  
.while_( -- _1), 4?)-;Hx_X  
cout << var( " \n " ) t&99ZdE  
) &;O)Dw  
); gr y]!4Hy  
;3H#8x-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p+>vX X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zgh~P^Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K9(Su`zr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^sA"&Vdr^  
,S7 g=(27(  
KDzTe9  
template < typename Cond, typename Actor > YZH &KGY  
class do_while D-IXO @x  
  { BE]PM nI  
Cond cd; wkwsBi  
Actor act; #^ cmh  
public : ~qxuD_  
template < typename T > "dO>P*k,  
  struct result_1 Hkck=@>8H*  
  { U F ]g6u  
  typedef int result_type; -I\Y m_)  
} ; (ug^2WG Yq  
pNzSy"Y$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I T\lkF2  
ADQ#qA,/  
template < typename T > Q7-d]xJ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x.OCE`  
  { ;=[~2*8  
  do &:" [hU  
    { xYGB{g]  
  act(t); $ }D9)&f;  
  } $WV N4fg  
  while (cd(t)); ]7ZY|fP2  
  return   0 ; c<gvUVHIxR  
} _PR> <L_  
} ; OAhCW*B  
bq<DW/  
>x$.mXX{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,:e##g~k  
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。 7sci&!.2`  
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。 ,`ZIW  
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。 +bbhm0f  
下面就是产生这个functor的类: i!jR>+  
lrXi *u]  
.^%!X!r  
template < typename Actor > _Bh ^<D-  
class do_while_actor CQ+WBTiC  
  { ZV; lr Vv  
Actor act; s28rj6q  
public : n 7Bua  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2}^fhMS  
yA/b7x-c  
template < typename Cond > ,,-g*[/3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'kz[Gh*8  
} ; V!Q1o!J  
Alsr6uLT1  
-%*w&',G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0DFxVH_xN  
最后,是那个do_ mar BVFz~  
Xt!%W    
`f9I#B  
class do_while_invoker UF)4K3X  
  { #l!Sz247  
public : 7Q>*]  
template < typename Actor > )Bq~1M 2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const smM*HDK  
  { C)r!;u)AZH  
  return do_while_actor < Actor > (act); w/`I2uYu  
} -m.SN>V  
} do_; _k,/t10  
*0 0K3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Yb<t~jm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I<'wZJRRa  
最后来说说怎么处理break和continue Y GZX}-  
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。 FD&"k=p+X  
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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