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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q|:wzdmNZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?;_*8Doq-a  
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, Se_]=>WI  
;?k<L\zaw  
|RXQ_|  
_!E&%=f  
  class filler DJ DQH\&  
  { #N"u 0  
public : lWe cxD$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tS>^x  
} ; LP=y$B  
R*!s'R  
JEk'2Htx  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <:Mz2Rg  
aU~?&]  
op\$(7<d-  
9|lLce$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S@Rd>4  
KzP{bK5/  
-|Zzs4bx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T@=C2 1  
.9J}Z^FD  
+ c+i u6+"  
P6O\\,B1A  
二. 战前分析 $~iZaX8&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 vJaWHC$q  
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 h=0a9vIXF  
i%JJ+9N  
Ix6\5}.c9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cFt&Efj  
  /* --------------------------------------------- */ XPU>} 4{  
vector < int *> vp( 10 ); |1 "&[ .  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EG`6T  
/* --------------------------------------------- */ xnt)1Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;Y[D#Ja-  
/* --------------------------------------------- */ aopZ-^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #-\5O  
  /* --------------------------------------------- */ D;NL*4zt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N<8\.z5:<  
/* --------------------------------------------- */ ,f2oO?L}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D*Zj oU  
*V%"q|L8  
F_(~b  
Z3weFbCH  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~f(5l.  
1._1, _2是什么? /wLGf]0  
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。 4U\}"Mk  
2._1 = 1是在做什么?  =aZ d>{Y  
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。 @ <{%r  
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。 CNefk$/cR  
^S 3G%{"  
5XUm}D$  
三. 动工 Ga5*tWj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :Y\ ~[Y  
**L&I5Hhm  
W`_JERo  
1,%`vlYv  
template < typename T > CYLab5A  
class assignment N.vWZ7l8  
  { zXx/\B$&d*  
T value; fJ[ ^_,O  
public : -dixiJ=  
assignment( const T & v) : value(v) {} s`_EkFw>Gl  
template < typename T2 > g ns}%\,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Rey+3*zUb  
} ; `z\hQ%1!F  
_i}b]xfM  
tkT,M,]?9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B`Z3e%g#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vt{[_L(h  
r=5 S0  
v*?8:>:}  
JFVx&  
  class holder *,4rYb7I w  
  { D,}bTwRb-  
public : AQUAQZc  
template < typename T > x[)-h/&Fh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qdq;C,}Ai.  
  { \jwG*a  
  return assignment < T > (t); ~ tA ^K  
} q4[}b-fF  
} ; N:)x67,  
P}}G9^  
2L~Vr4eHG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #QoWneZ  
e'.BTt58Y  
  static holder _1; `/PBZnj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |CDM(g>%  
%6320 x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *~)6 sm  
而不用手动写一个函数对象。 #{}?=/nJ~-  
R^.PKT2E  
iAk:CJ{  
-xHR6  
四. 问题分析 '#f<wf n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .jCGtR )%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _d@YLd78P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Wlhh0uy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <{kPa_`'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Zo<)r2|O.  
HDH G~<s  
五. 问题1:一致性 r E+B}O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  4u:SE   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r'OqG^6JFN  
z$?F^3>  
struct holder ,ErfTg&^  
  { ?XHQdN3e  
  // G ?$ @6  
  template < typename T > -Q n-w3~&  
T &   operator ()( const T & r) const :*}Q/]N  
  { ( V4Ppg  
  return (T & )r; SY +0~5E  
} efXnF*Z  
} ; Me .I>7c  
<gF]9%2E  
这样的话assignment也必须相应改动: ,u `xneOs  
E{orezP  
template < typename Left, typename Right > msmW2Zc  
class assignment sF {,n0<8  
  { 9lb?%UFe  
Left l; PR@6=[|d  
Right r; :0r,.)  
public : ,.<mj !YE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XRV]u|w=g  
template < typename T2 > 3ay},3MCV%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?@rd,:'dE  
} ; i(j/C  
]{1{XIF  
同时,holder的operator=也需要改动: `MU~N_  
$,}jz.R@  
template < typename T > R(wUu#n$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OXEEpoU?V  
  { I\Op/`_=E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gm|-[iUTG]  
} ]=~dyi  
OS z71;j  
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。 cyCh^- <l@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uV5uZ  
<8:h%%$?  
return l(rhs) = r; <F7a!$zQ  
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。 aFTWzz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RrMEDMhk6  
nJ;^Sz17Q  
template < typename Tp > :AzT=^S  
class constant_t P 2WAnm  
  { oai=1vt@  
  const Tp t; IbI0".o  
public : GKt."[seV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 36=aahXd\  
template < typename T > +x2JC' -H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !eF(WbU0  
  { a:cci?cb  
  return t; J'%i?cuV  
} O <Rh[Aqn  
} ; `==l 2AX  
XO <0;9|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h5P_kZJ  
下面就可以修改holder的operator=了 1wR[nBg*|  
gQeQy  
template < typename T > oqJ Ybim  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E=8'!  
  { j*.;6}\o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a}UmD HS-  
} Jy(G A  
GL n M1  
同时也要修改assignment的operator() F rc  kA  
K0gQr.J53  
template < typename T2 > +M-tYE 5n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4zyQ"?A~  
现在代码看起来就很一致了。  L8`v  
DB|1Sqjsn  
六. 问题2:链式操作 .a@12J(I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Lwl1ta-  
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。 R l ]x:  
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。 *`H*@2  
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。 P(shbi@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h&'|^;FM  
&E&~9"^hQL  
template < typename T > Skt-5S#  
struct result_1 QY;(Ny/(y  
  { `>sOOA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Py;5z  
} ; -.h)CM@L  
g#$ C8k  
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: Tw-NIT)  
R #wZW&N  
template < typename T > #tV1?q  
struct   ref CP7Fe{P  
  { 30sJ"hF9  
typedef T & reference; u}%OC43  
} ; Qf~>5(,h  
template < typename T > => (g_\  
struct   ref < T &> F*KQhH7Gf  
  { $'V^_|EL7  
typedef T & reference; ^{}G4BEY  
} ; j=O+U _w  
\foThLx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !)]/?&uo  
F+hV'{|w`  
template < typename T > o ]*yI[\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :`N&BV  
  { V;: k-  
  return l(t) = r(t); TQ(q [:>  
} HgY@M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 HUx`RX0>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =p;cJ%#2]'  
*HD(\;i-$  
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 ?g ,s<{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z|_V ;*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2'fd4 rE5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L/u|90) L  
最后的布局是: %r[`HF>  
                Add $ +WXM$N  
              /   \ gCg hWg{S  
            Divide   5 .s<0}<Aq>  
            /   \ 4#(/{6J  
          _1     3 ;T^s&/>E  
似乎一切都解决了?不。 Ar>B_*dr  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zbFy3-RP  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *)Pm   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ya2sS9^T[  
u{4P)DIQ  
template < typename Right > "_UnN}Uk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T9c7cp[  
Right & rt) const Zz} o  t  
  { }Q`+hJ0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RFbf2s\t  
} 0o8`Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "w"a0nv  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !PIg ,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }C @xl9S"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Py*WHHO  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 boiP_*|MY  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? UwW@}cy,L  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B9"d7E#wHF  
6?,qysm06  
template < class Action > i5r<CxS  
class picker : public Action %scw]oF  
  { ?J$k 5;  
public : 4 6v C/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !Mw/j`*  
  // all the operator overloaded EC\@$Fg  
} ; ubB1a_7  
&7'=t6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qD%88c)g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: yPmo1|'X>d  
y3j$?o M  
template < typename Right > ~0CNCP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r~=+>, _  
  { ;ZB=@@l(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kt Z~r. +  
} UZ/LR  
<]?71{7X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ip{hg,>  
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。 <nJGJ5JJ  
T} \>8EEG  
template < typename T >   struct picker_maker u"5/QB{  
  { 4r;le5@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~7aD#`amU  
} ; V@+sNM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W+u@UJi  
  { ;|T|*0vY[  
typedef picker < T > result; lLVD`)  
} ; .\H-?6R^  
4qDa: D"5  
下面总的结构就有了: ^XyC[ G@[  
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。 "LYhYkI  
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。 0R unex[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9Cd=^Im5  
至此链式操作完美实现。 >WO;q  
v+E J $  
8F\'? 7  
七. 问题3 {<IHiB35q  
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。 rSDI.m   
a@|`!<5  
template < typename T1, typename T2 > =WF@S1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QBmARQ  
  { 6I~M8Lo ;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cl23y}J_?  
} y2g)*T!m  
%N\45nYU:  
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: E0i!|H  
Lz9|"F"V  
template < typename T1, typename T2 > fZs}u<3Q)  
struct result_2 }K.)yv n  
  { >]Mhkf/=)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ty;a!yjC  
} ; ]q #"8 =  
,~=+]9t  
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? 1jK2*y  
这个差事就留给了holder自己。 abe5 As r  
    }lkU3Pf1U  
ktY  
template < int Order > BN`tiPNEp  
class holder; }!kvoV)]1  
template <> nFwg pT  
class holder < 1 > OS~Z@'Eg  
  { [*vR&4mk  
public :  ^AwDZX  
template < typename T > 9-Qu5L~  
  struct result_1 ],<pZ1V;  
  { ,[|i^  
  typedef T & result; x;&iLQZh  
} ; 1OFrxSg  
template < typename T1, typename T2 > V[* <^%  
  struct result_2 /u"K`y/*j\  
  { utdus:B#0  
  typedef T1 & result; 2ak*aI  
} ;  =VSUE Pq  
template < typename T > E_xCRfw_i]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AhV V  
  { ;|vn;s/  
  return (T & )r; GQ9H>Ssz  
} )"bP]t^_  
template < typename T1, typename T2 > B%co`0$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r+k~%5Ff~  
  { qaBL  
  return (T1 & )r1; DRu#vC  
} `g'9)Xf4KT  
} ; TwZmZE ?!  
G{'`L)~3N  
template <> r[nvgzv@  
class holder < 2 > O3L:v{Kn  
  { GZiN&}5e  
public : > 8!9  
template < typename T > c_6~zb?k+m  
  struct result_1 h],l`lT1\  
  { }(UU~V  
  typedef T & result; rV/! VJ6x  
} ; >@|XY<  
template < typename T1, typename T2 > 4^w`] m  
  struct result_2 QL@}hw.F  
  { yMe;  
  typedef T2 & result; -[A=\]RfJ  
} ; ftqeiZ 2  
template < typename T > fXx !_Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2$> <rB  
  { O&PrO+&  
  return (T & )r; jW.IkG[|  
} WD'[|s\  
template < typename T1, typename T2 > Cbr>\;sc2Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V53iWWaFe  
  { VL@eR9}9K  
  return (T2 & )r2; \yo)oIi[p  
} 7,D6RP(b  
} ; BWG#W C  
AI*1kxR  
,a@jg&Mb]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 II}3w#r4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ujoJ6UOG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F@@6D0\X?  
iJEKLv  
return l(i, j) = r(i, j); MryY<s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a*UxRi8  
/U,;]^  
  return ( int & )i; mRD'@n  
  return ( int & )j; _*dUH5  
最后执行i = j; gO]jeO  
可见,参数被正确的选择了。 <.c#l':  
8s<t* pI2  
QR{pph*zn-  
%D<>F&h  
{wVJv1*l  
八. 中期总结 &/]g@^h9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )p+6yH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \m3ca-Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eQ eucmQd{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4X:S#z  
KIHr%  
^@AIXBe  
]c$)0O\O  
UN Kr FYl  
/UPe@  
九. 简化 YhFd0A?]  
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。 0%GQXiy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \6c8Lqa  
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: t8upS u|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~"#[<d  
  +-*/&|^等 )Vnqz lI5  
2. 返回引用。 2:Q2w3Xe  
  =,各种复合赋值等 tG(!d$^  
3. 返回固定类型。 )U u! x6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H D{2nZT  
4. 原样返回。 VF] ~J=>i  
  operator, u(g0Ob  
5. 返回解引用的类型。 t73" d#+  
  operator*(单目) M"<B@p]rk:  
6. 返回地址。 nEboet-#D0  
  operator&(单目) gKWsmx!["  
7. 下表访问返回类型。 :PF6xL&  
  operator[] 0l>4Umxr{J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s^ R i g[  
  operator<<和operator>> ?*2Uw{~}  
zDx*R3%  
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。 };s8xGW:k3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7xy[;  
We*&\e+"T  
template < typename Left > *B1%-  
struct value_return 0GP\*Y8  
  { "jMSF@lr  
template < typename T > k_hs g6Ur.  
  struct result_1 jK9#. 0  
  {  hNF.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kB $?A8Olu  
} ; &3%V%_  
MY" 8!  
template < typename T1, typename T2 > cfA)Ui  
  struct result_2 0L|D1_k[  
  { QFX )Nov];  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E|l qlS7  
} ; 55#s/`gd)^  
} ; B~t[Gy  
&d/x1=  
 El:&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $ %BNoSK  
{m7>9{`  
下面我们来剥离functor中的operator() "`&1"*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9s@$P7N5B  
TIre,s)_  
return l(t) op r(t) 2u?k;"]V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f15f)P  
return op l(t) EsKOzl[c:  
return op l(t1, t2) Hklgf  
return l(t) op >%{H>?Hn  
return l(t1, t2) op (nLT 8{>0  
return l(t)[r(t)]  {;| >Qn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t,vj)|:  
<9jN4hV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: yEB1gYJB  
单目: return f(l(t), r(t)); 2E*h,Mo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qxW^\u!<  
双目: return f(l(t)); Qvl3=[S  
return f(l(t1, t2)); \:@yfI@  
下面就是f的实现,以operator/为例 8JbN&C  
T99\R%  
struct meta_divide S<bsrS*$  
  { %RX}sS  
template < typename T1, typename T2 > 1NQstmd{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JuTIP6 /G  
  { -J\R}9 lIm  
  return t1 / t2; >0Gdxj]\  
} bL9vjD'}  
} ; ;'~GuZ#I  
9E-]S'Z  
这个工作可以让宏来做: r ; pS_PV  
[OK(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J.^%VnrFO9  
template < typename T1, typename T2 > \ _m2p>(N|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AIX?840V  
以后可以直接用 "{"745H5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %e|.a)78  
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 CZ4Nw]dtR  
(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。。。) a15kFun  
,J)wn;@  
aq-R#q  
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 ,3~[cE<4  
?|,-Bft3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~![J~CkPS  
class unary_op : public Rettype FvVR \a  
  { N~t4qlC/  
    Left l; %MH!L2|  
public : ^a{cK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LZF %bJv  
$zv&MD!&h  
template < typename T > nTQ&nu!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0AWOdd>.  
      { rIJv(&l  
      return FuncType::execute(l(t)); :j}4F  
    } ^DH*\ee  
t+<?$I[  
    template < typename T1, typename T2 > fNnX{Wq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @=G6fW:  
      { )o%sN'U,1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lk>o`<*  
    } ~"8D]  
} ; 3L1MMUACL  
!5zDnv  
F*rsi7#!pG  
同样还可以申明一个binary_op $$f89, h  
5eJMu=UpR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 09L"~:rg  
class binary_op : public Rettype QK0-jYG^  
  { bji^b@ us_  
    Left l;  A4  
Right r; $-ICTp  
public : [JyhzYf\   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o~J~-$T{  
q88;{?T1  
template < typename T > TQ&1!~L*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '%y5Dh  
      { Q$lgC v^M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <7 R+p;y  
    } yh:Wg$qx  
q\]"}M 8  
    template < typename T1, typename T2 > vn(ji=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Md5a%s<  
      { %]1.)j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vtu!* 7m  
    } Y6w7sr_R  
} ; ])tUXU>  
}{y(&Oy3Y  
7*I:cga  
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 )p!.V( ,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =Owr l'@|T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v-ZTl4j$  
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。 -J' 0qN!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zc|V7 +Yx  
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。。。 Y7_2pGvZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z;M th#  
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) c]]e(  
下面是修改过的unary_op r~q 3nIe/,  
-.!+i8d>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _-c1" Kl  
class unary_op XT` 2Z=  
  { a4E{7c  
Left l; iRK&-wn  
  PL|zm5923  
public : Uy98lv  
@t{`KB+ ^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "OWW -m  
-|g9__|@  
template < typename T > )kk10AZV-E  
  struct result_1 #w6ty<b;  
  { Hzc5BC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6tZ ak1=V  
} ; *F;W 1TF  
{baG2Fe1`b  
template < typename T1, typename T2 > ,`,1s 9\&t  
  struct result_2 NE5H\  
  { Z66h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cyTBp58  
} ; Xc8 XgZk  
p>9|JMk  
template < typename T1, typename T2 > 20Z=_},  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d\-v+'d*+  
  { E/@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?DgeKA"A  
} U+-R2w]#q_  
7#+>1 "\  
template < typename T > C'.^2s#e8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'PWX19  
  { y%!zXK`cl]  
  return OpClass::execute(lt(t)); {!>'# F^e  
} TD.t)  
Dn[uzY6  
} ; t>}(` 0  
VOGx  
vw w>]Z}  
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 Zdy{e|-Zn  
好啦,现在才真正完美了。 V~MyX&`  
现在在picker里面就可以这么添加了: gN; E}AQt  
tUT:v K`  
template < typename Right > (i;,D-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )<(3 .M  
  { }Uue}VOA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J;*2[o.N  
} Mb:>  
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。 YkF52_^_  
sv)4e)1  
vlC$0P  
I3;03X<2  
LbUH`0:%t  
十. bind 0iI|eE o  
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。 !QlCt>{  
先来分析一下一段例子 9Ecc~'f  
pmc)$3u  
K1CgM1v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w0PAtu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R5N~%Dg)3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FBeo@  
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。 Nnq r{ub  
我们来写个简单的。 _%KRZx}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rEwd76?  
对于函数对象类的版本: Zx Ak  
{sW>J0  
template < typename Func > I<qG{PA  
struct functor_trait 6 \}.l  
  { ${{[g16X  
typedef typename Func::result_type result_type; WI1DL&*B@<  
} ; snP]&l+  
对于无参数函数的版本: 0@wXE\s  
#_Z)2ESX  
template < typename Ret > 8Om4G]*|,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XwIhD  
  { %^l&:\ hy  
typedef Ret result_type; R>hL.+l.  
} ; k>F>y|m  
对于单参数函数的版本: \3T[Cy|5|  
d >O/Zal  
template < typename Ret, typename V1 > 89UR w9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {~`{bnx^]7  
  { >02p,W6S>  
typedef Ret result_type; yp]z@SYA@  
} ; w1LZ\nA<  
对于双参数函数的版本: U>0bgL  
w[g`)8Ib  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e)$a;6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _wUg+Xs]  
  { Ctbc!<@o  
typedef Ret result_type; :cKdl[E4z  
} ; <6&Z5mpm$w  
等等。。。 q;.LK8M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 45H9pY w  
Y/T-2)D  
template < typename Func > @<koL  
struct func_return hE7rnn{  
  { S^iT &;,  
template < typename T > yCwe:58  
  struct result_1 QB d4ok: R  
  { jB,VlL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _k#!^AJ}x  
} ; K"zRj L+  
jS)YYk5  
template < typename T1, typename T2 > U+[h^M$U  
  struct result_2 =1\mLI}@  
  { 0|ekwTx.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {E.A?yej9  
} ; B:ugEAo_  
} ; "sT)<Wc  
 v> s,*  
4'"WD0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9W&nAr  
G +AP."M?  
template < typename Func, typename aPicker > =s9*=5r8  
class binder_1 +v/-qyA  
  { ^O!;KIe{g  
Func fn; TLq^5,qG  
aPicker pk; 6?a z  
public : Zr(eH2}0D  
eQ*zi9na  
template < typename T > gHFQs](G.  
  struct result_1 3R%yKa#  
  { i:Gyi([C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~=9S AJr]  
} ; Qe_C^ (P  
rONz*ly|i  
template < typename T1, typename T2 > WLiFD.  
  struct result_2 N*+WGsxl$z  
  { IY|`$sHb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `VF_rC[?  
} ; yb,$UT"]  
i(kx'ua?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Tj}%G  
FiSx"o  
template < typename T > Eqi;m,)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5s@xpWVot  
  { sRZ?Ilua6  
  return fn(pk(t));  FL b  
} g_0| `Sm  
template < typename T1, typename T2 > n2|@Hz_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AR{$P6u!%|  
  { O* lE0~rJ  
  return fn(pk(t1, t2)); IC1nR u2I  
} DXQ]b)y+N  
} ; c}s#!|E0v  
*=tA},`\7  
y6Ez.$M  
一目了然不是么? LW#U+bv]Dq  
最后实现bind +S'm<}"1  
8_pyfb  
nJ$2RN  
template < typename Func, typename aPicker > ].sD#~L_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C-g,uARX(r  
  { Z<QNzJ D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pH(X;OC 9S  
} s p+'c;a  
Jp|eKZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %Y,Ru)5}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8l'W[6  
q>wO=qWx  
十一. phoenix e,d}4 jy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @|s$ :;(=  
HU$]o N  
for_each(v.begin(), v.end(), F'CJN$6Mw/  
( uG/'9C6Z  
do_ &[SFl{fx>-  
[ AMASh*  
  cout << _1 <<   " , " KzQFG)q,  
] ju07gzz  
.while_( -- _1), [XubzZ9  
cout << var( " \n " ) N1$PW~)Y  
) 1K(mdL{m5  
); PF#<CF$=  
 P1)87P  
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 <#kt  
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 <H{K&,Z(ZM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lnK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7{7Y[F0  
CD5% iFy  
My Ky*wD  
template < typename Cond, typename Actor > 6uKP BL@,  
class do_while ; 6PRi/@  
  { u,{R,hTDS  
Cond cd; 4S4gK   
Actor act; pjQyN|KS  
public : ><xmw=  
template < typename T > qz2`%8}F)  
  struct result_1  <4< y  
  { $G{j[iLY  
  typedef int result_type; y%x:~.  
} ; r;"D>IM\  
n-{d7haOa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s {^wr6B  
;$e)r3r`LV  
template < typename T > mSvSdKKKlI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &#KN"uPW  
  { 8@LUL)"  
  do 9%53 _nx?  
    { s= 5 k7  
  act(t); dQ _4aO  
  } _l1"X^Aa  
  while (cd(t)); pzaU'y#PM  
  return   0 ; 2.=u '  
} C`.eJF  
} ; G e5Yz.Q v  
ef_H*e  
lw99{y3<<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E'98JZ5ga  
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。 (y~%6o6  
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=3*f.{  
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。 )WW*X6[k  
下面就是产生这个functor的类: Lusd kc7  
Q1ayd$W@<  
<mj/P|P@  
template < typename Actor > lpS v  
class do_while_actor 6 VuyKt  
  { ,>za|y<n  
Actor act; }0Uh<v@  
public : /8nUecr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z>iXNwz"?  
]9)iBvQlj  
template < typename Cond > ,zr,>^ v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .tppCy  
} ; _}ii1fLv  
H9i7y,[*  
5j$&Zgx51  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iSR"$H{  
最后,是那个do_ BFhEDkk  
nB5\ocJ  
5S_fvW;  
class do_while_invoker ]$ Nhy8-  
  { i*$~uuY  
public : kFY2VPP~  
template < typename Actor > fR~0Fy Gp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |K;9b-\  
  { IR$d?\O3  
  return do_while_actor < Actor > (act); N)Q.P'`N  
} g5"I{ol5T~  
} do_; TJZ/lJU  
t'0&n3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w 4CcdpR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *OdmKVw6G  
最后来说说怎么处理break和continue J\w4N",  
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。 p Zlt4  
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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