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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H~GQ;PhRx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U7doU'V/  
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, uum;q-"  
F.-R r  
umF Z?a  
.fN"@l  
  class filler &j?#3Qt'_  
  { @ U kr  
public : <EPj$::  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :@1eph0  
} ; @Ys!DScY,  
fbWFLS m;  
!:|TdYrmj  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: y;t6sM@  
E Q4KV  
Ct2j ZqCDo  
{88gW\GL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UbEb&9}  
"Vw m  
t<T[h2Wd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cE`6uq7 p  
&FH2fMLQ  
vo\fUT@k  
P&j (,7  
二. 战前分析 )+6v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e{X6i^% m_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Dfps gY)/?  
u5 {JQO  
>H(i^z/c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nB%;S  
  /* --------------------------------------------- */ D?C)BcN  
vector < int *> vp( 10 ); aO@ 7O*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tp6M=MC%  
/* --------------------------------------------- */ qOSg!aft{Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J 8M$k/"X  
/* --------------------------------------------- */ 4l!@=qwn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ndjx|s)E  
  /* --------------------------------------------- */ 2pzF5h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'fcMuBc+ 4  
/* --------------------------------------------- */ o q4}3bQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0O\SU"bP  
ZDD..j  
{%VV\qaC  
pl5P2&k  
看了之后,我们可以思考一些问题: Tneq6>  
1._1, _2是什么? f6_];]yP  
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。 Xcrk;!IB?  
2._1 = 1是在做什么? |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。 !/^-;o7  
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。 Sr&515  
,g7.rEA  
a-"k/P#  
三. 动工 i^_#%L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UPc<gB  
6`0mta Q  
`((Yc]:7  
c&X{dJWD   
template < typename T > `6[I^qG".  
class assignment -29gL_dk.  
  { @*0cMO;SpG  
T value; _bzqd" 31I  
public : HJ2*y|u  
assignment( const T & v) : value(v) {} 21ppSN >  
template < typename T2 > cooUE<a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  6\u!E~zy  
} ; (x"BR  
r6;$1 K*0  
cXR1grz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (]RM6i7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q.9qImgN  
5GA\xM-  
{ekCQeDo  
 ],ZzI  
  class holder kM'"4[,nz  
  { Fi. aC;sx  
public : HxB m~Lcqy  
template < typename T > 3)ma\+< 6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 28hHabd|  
  { {TOmv  
  return assignment < T > (t); h'i{&mS_b  
} SFb{o <0 =  
} ; nLwiCf e  
Cv>o.Bp|  
mAeuw7Ni  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .fi/I  
4<lQwV6=  
  static holder _1; B aO1/zk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 65oWD-  
-w;(cE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v}sY|p"  
而不用手动写一个函数对象。 T/c<23i  
WEa2E?*  
F$Ca;cP"  
GyW.2  
四. 问题分析 3;7q`  
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。 4D$;KokZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 g|Y] wd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O<j PGU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {/ LZcz[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WKr X,GF  
rZojY}dWJ  
五. 问题1:一致性 6cdMS[_SD(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?sBh=Ds  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B/J>9||g  
hH->%*  
struct holder uNHdpni  
  { TZ;p0^(  
  // e8h,,:l3j  
  template < typename T > '~ 4pl0TWc  
T &   operator ()( const T & r) const T"T;`y@(  
  { DY{cQb  
  return (T & )r; e,k2vp!<&  
} /<&h@$NHH4  
} ; Z?NEO>h7  
Nwc!r (  
这样的话assignment也必须相应改动: joXfmHB}  
3Wcy)y>2Ap  
template < typename Left, typename Right > 8ZcU[8r  
class assignment J9%@VZut  
  { <&pKc6+{  
Left l; GIftrYr  
Right r; *U=]@I}J  
public : {ub/3Uh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :%JC^dV(  
template < typename T2 > -fgC" 2H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ' )-M\'S$E  
} ; pi5GxDA]  
aV`&L,Q)7E  
同时,holder的operator=也需要改动: CKlL~f EL  
[4+q+  
template < typename T > pi@Xkw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fd8!KO  
  { VW@ x=m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t` 8!AhOgc  
} p T[gdhc  
K"<*a"1I  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 JR9$. fGJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )9=(|Lp  
`@`1pOb  
return l(rhs) = r; RGD]8 mw  
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。 64j|}wJ$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hzY[ G :  
| A:@ &|  
template < typename Tp > 6<Hu8$G|  
class constant_t ?Qqd "=k4  
  { 0 nW F  
  const Tp t; Vv*NFJ|  
public : % *z-PT22  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mzD^ Y<LTd  
template < typename T > uXQ >WI@eF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jU=<r  
  { *s)}Bj  
  return t; Bmo$5$  
} VjbG(nB?_  
} ; :Gh~fm3}  
ad n|N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \&}G]  
下面就可以修改holder的operator=了 Wv K(G3  
fP%Fyg^k  
template < typename T > 7;LO2<|1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h<p3'  
  { v })Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |G=[5e^s[  
} GlR~%q-jiQ  
Y/U{Qc\ 6  
同时也要修改assignment的operator() ivrXwZ7jT  
%*)2s,8  
template < typename T2 > W"hcaa,&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !rTmR@e$/  
现在代码看起来就很一致了。 (:\LWJX0=  
G+"8l!dC?  
六. 问题2:链式操作 S7n"3.k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X)uDSI~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q42FP q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  oYX{R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 GVd48*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jp;k+ "<q  
lr('k`KOQ  
template < typename T > iRV ;Fks  
struct result_1 &1)xoZ'\  
  { *M~.3$NN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EychR/s  
} ; rhY_|bi4P  
K5ZnS`c;  
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: uhn%lV]  
s` >H  
template < typename T > Q!CO0w  
struct   ref - G ?%QG`v  
  { w;yx<1f  
typedef T & reference; R Td^ImV  
} ; IG.f=+<0  
template < typename T > 6 ,N6jaW  
struct   ref < T &> M%=P)cC  
  { p/|(,)'+jx  
typedef T & reference; 3n(*E_n  
} ; t]m!ee8*X<  
pZ+j[!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T$b\Q  
Q5E:|)G  
template < typename T > <jd/t19DB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hWGZd~L  
  { Uh6mGL z*&  
  return l(t) = r(t); {y);vHf$  
} rveVCTbC  
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。 zS% m_,t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Fu0.~w  
b%0BkS*  
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 ySruAkw%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I}:L]H{E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V;*pL1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3@X7YgILU  
最后的布局是: k\(4sY M  
                Add =g0*MZ;"  
              /   \ tSw>@FM  
            Divide   5 G.VYp6)5  
            /   \ I]sqi#h$2W  
          _1     3 7,_-XV2  
似乎一切都解决了?不。 \j:gr>4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 E\e]K !  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =jIxI,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sC6r.@[u8t  
Z>{*ISvpq  
template < typename Right > b:x7)$(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }|He?[TR  
Right & rt) const ib50LCm  
  { 3}M \c)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0_V*B[V  
} 75(W(V(q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i wz` x  
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。  M]0^ind  
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。 <lx^aakk!  
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。 T{ nQjYb?  
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。 U2&HSE|2J  
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? T#e4": A&x  
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: q}Rlo/R  
~|=rwDBZ8l  
template < class Action > R"Y?iZed3  
class picker : public Action jlRS:$|R0  
  { ||gEs/6-  
public : IuKnM`X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iQj2UTds3  
  // all the operator overloaded (1y='L2rj  
} ; p5qx=p~c  
z[FI2jl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9 d] tjT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T+BIy|O  
![q }BU4  
template < typename Right > xc *!W*04  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u S(@?m$  
  { [#zE. TW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JB'qiuhab  
} Bb_}YU2#  
Uk"Y/Ddm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6 <r2*`  
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。 09x+Tko9;*  
4 f3=`[%  
template < typename T >   struct picker_maker !SN WB  
  { u mqKFM$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wV %8v\  
} ; V4oak!}?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d.b?! kn  
  { dWIZ37w+D  
typedef picker < T > result; |3"NwM>  
} ; $OT}`Te~  
/9TL&_A-T  
下面总的结构就有了: N7+#9S5fv  
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。 jXH0BPa,  
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。 aC}vJ93i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xtu]F  
至此链式操作完美实现。 n1JC?+  
UJ9q-r  
$KH@,;Xz  
七. 问题3 wC(XRqlE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 0JrK/Ma3  
sMN>wbHwh[  
template < typename T1, typename T2 > 2Z-,c;21  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p( HyRCH  
  { 7rJ9 }/<I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g!.Ut:8L9  
} sOjF?bCdO  
Skr iX\p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: s?~8O|Mu'  
3[iSF5%V*p  
template < typename T1, typename T2 > ^,~N7`  
struct result_2 T:dX4=z  
  { qYDj*wqf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <XY;fhnB  
} ; Iy6p>z|  
i)GeX:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? e%'z=%(  
这个差事就留给了holder自己。 vx PDC~3;  
    #?A]v>I;C  
CF,8f$:2  
template < int Order > J]$er0`LY  
class holder; )Xq@v']%~9  
template <> x$*E\/zi<!  
class holder < 1 > K:Mujx:  
  { ,uKs>T^  
public : /kAwe *)  
template < typename T > BQ5_s,VM  
  struct result_1 b-,]A2.  
  { ef^Cc)S-Q  
  typedef T & result; <8g *O2  
} ; \}U[}5Pk&  
template < typename T1, typename T2 > ntDRlX  
  struct result_2 %GNUnr$  
  { 5#yJK>a7  
  typedef T1 & result; [..,(  
} ; ,*q#qW!!  
template < typename T > :,urb*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :~WPY9i`  
  { ],H1  
  return (T & )r; NW }>pb9  
} #>MO]  
template < typename T1, typename T2 > h85 (N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FLi(#9  
  { o(?VX`2"  
  return (T1 & )r1; _ .-o%6  
} 97['VOh0  
} ; 9k714bnMLX  
03P N{<  
template <> ?"5~Wwp.T  
class holder < 2 > 8=lHUn9l  
  { " whO}  
public : Wg}B@:`T  
template < typename T > =}B4I  
  struct result_1 R>/QA RX  
  { ~uP r]#  
  typedef T & result; 2U=/<3;u  
} ; 4.,KEt'H  
template < typename T1, typename T2 > <K=@-4/Bp  
  struct result_2 [K"U_b}w  
  { e6tH/`Uln  
  typedef T2 & result; N*_/@qM> a  
} ; z Y$X|= f  
template < typename T > "3U{h]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j;ff } b  
  { ,\\%EZ%a  
  return (T & )r; 2rPcNh9  
} fcgDU *A%  
template < typename T1, typename T2 > @Fm{6^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i6meY$l  
  { N#<zEAB  
  return (T2 & )r2; O;"*_Xq(`  
} ~rVKQ-+4&  
} ; &4w\6IR  
V6DBKq  
XgwMppacw  
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> >。 6Tm Rc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \;3B?8wbIl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ;'2`M  
w>`h3;,2  
return l(i, j) = r(i, j); H<rnJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FgFJ0fo  
&=+cov(3  
  return ( int & )i; M<SbVP|V "  
  return ( int & )j; el2*\(XT  
最后执行i = j; t 1Ir4  
可见,参数被正确的选择了。 U}A|]vi@  
u7<qaOzs?  
Sleu#]-  
*G2)@0 {  
(>!]A6^L~  
八. 中期总结 kT Z?+hx  
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: @2GhN&=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NB!'u) lFD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dy2_@/T7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pmow[e  
+ d+hvwEM  
Mp^OL7p^^  
 #{)r*"%  
!I~C\$^U  
0Y38 T)k  
九. 简化 B9m>H=8a  
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。 1_33;gP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Lhj0M;a  
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: LK   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ei+9G,  
  +-*/&|^等 !]{1h  
2. 返回引用。 uFm(R/V  
  =,各种复合赋值等 QoT3;<r}  
3. 返回固定类型。 ~RZJ/%6F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8xD<A|  
4. 原样返回。 0gwm gc/#  
  operator, &6,Yjs:T m  
5. 返回解引用的类型。 2$SofG6D}  
  operator*(单目) \GbHS*\+  
6. 返回地址。 tpNtoqg_$  
  operator&(单目) &.+n L  
7. 下表访问返回类型。 !yV,|)y5F  
  operator[] Th& Wq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DJD]aI  
  operator<<和operator>> V#-qKV  
9QX ~a X  
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。 )$l9xx[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OW63^wA`s  
iSZctsqE  
template < typename Left > -A-hxK*^  
struct value_return </+%R"`  
  { !%Hl#Pv}  
template < typename T > (A]m=  
  struct result_1 k+7M|t.?4  
  { R$T[%AGZ.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YjX!q]56  
} ; V. bH$@ej  
gvTOC F  
template < typename T1, typename T2 > iX>!ju'V  
  struct result_2 kYI(<oTY~  
  { zT4ulXN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9znx1AsN  
} ; |=^#d\?]j  
} ; *Sz{DE1U  
@ (u?=x;  
},Y; (n'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (IWix){  
)v!lPpe8  
下面我们来剥离functor中的operator() zV_-rf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QNa}M{5>h  
IioE<wS)  
return l(t) op r(t) |W~V@n8"6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QGbD=c7  
return op l(t) {xBjEhQm  
return op l(t1, t2)  Z$#ZYD  
return l(t) op g+KzlS[6  
return l(t1, t2) op Rbj+P;t&  
return l(t)[r(t)] Kt4\&l-De  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z:i X]df  
AHMV@o`V  
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: V M\Z<}C  
单目: return f(l(t), r(t)); LL$,<q%(P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PgG |7='  
双目: return f(l(t)); [b k&Nd[  
return f(l(t1, t2)); B0oY]r6  
下面就是f的实现,以operator/为例 s68_o[[E  
n?P 5pJ  
struct meta_divide $?/Xk%d+  
  { @)2V"FE4i  
template < typename T1, typename T2 > @R OY}CZ{/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $R$c1C'oX  
  { CI,`R&=xO  
  return t1 / t2; evmEX<N  
} wD?=u\% &  
} ; |jaY[_ .@  
n;k97>m${x  
这个工作可以让宏来做: 9+is?Pj  
wx"6",M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Rvz.ym:F  
template < typename T1, typename T2 > \ i[t=@^|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @+CSY-g$  
以后可以直接用 kO3k| 6f=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) " ;R3260  
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 PRk%C0`  
(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。。。) ^; V>}08  
|YGiATD4DG  
Bbt8fJA~  
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 s[B6%DI/5  
Y"/UYxCm|&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JbC\l  
class unary_op : public Rettype BWi 7v  
  { u<y\iZ[   
    Left l; b%!`fn-;  
public : 6P*)rye  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +|"n4iZ!)  
DN 8pJa  
template < typename T > &!YH"{b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qnfRN'  
      { A%m `LKV~@  
      return FuncType::execute(l(t)); J,=E5T}U^  
    } /XW0`FF  
W];6u  
    template < typename T1, typename T2 > !VJa$>,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x"wM_hl5L  
      { \lbiz4^>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \IZ4( Z  
    } Tvx8l m '  
} ; vYt:}$AE  
9c;lTl^4;  
{5tEsv  
同样还可以申明一个binary_op / ?[gB:s  
wCTR-pL^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^)IL<S&h  
class binary_op : public Rettype 5B.??;xtaV  
  { W7[ S7kd  
    Left l; $9_.Q/9>  
Right r; oJ@PJvmR&a  
public : 9]F&Fz/G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i+x6aQ24  
[ 6o:v8&3  
template < typename T > q\HBAr y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}#Lo9:,d  
      { ylxfh(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }.$ B1%2  
    } MW[ 4^  
Y&Lk4  
    template < typename T1, typename T2 > "!/_h >  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const re7\nZ<\|  
      { =]xk-MY"|R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VUv.Tx]Z[  
    } K9M.+d4  
} ; Rw{v"n  
?{z$ { bD  
0(g MR  
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 u[|S*(P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z%dlajY m:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U?^|>cMr  
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。 P_g0G#`4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T\s#-f[x  
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。。。  ;yER V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^-;Z8M  
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) }7 z+  
下面是修改过的unary_op $)7f%II  
h-rj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s]%!  
class unary_op K':pU1  
  { xAz4ZXj=q  
Left l; ~kJpBt7M  
  wXZY5-h4  
public : KC-aLq/  
kGqf@ I+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,L:)ZZgN  
[k=9 +0p  
template < typename T > }Z? [Ut  
  struct result_1 (l_de)N7  
  { [}>6n72gNh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V dOd:w  
} ; $q$\GOQ 9  
. _t,OX$  
template < typename T1, typename T2 > +sluu!~  
  struct result_2 RR[TW;  
  { bNU^tL3QZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,UZE;lXJ'Q  
} ; ~+nSI-L  
*3 8Y;{ 4  
template < typename T1, typename T2 > |#jm=rT0y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a4.: i  
  { KdpJ[[Ug/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZL@DD(S-/  
} \ g(#)f  
N,,2 VSUr  
template < typename T > <_q/ +x]8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MNmQ%R4jRN  
  { 9k^=m)yS'  
  return OpClass::execute(lt(t)); iC+H;s5<  
} o5x^"#  
/0B ?3&H  
} ; {lUl+_58  
;1k0o.3  
}t-|^mY>  
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 wSyu^KDz  
好啦,现在才真正完美了。 qTMz6D!Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: ujqktrhuLb  
W1`ZS*12D  
template < typename Right > BvR3Oi@Wc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~2}ICU5  
  { [:S F(*}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oP75|p  
} jt r=8OiL  
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。 h1o+7  
h#ot)m|I  
E+Mdl*  
$rYu4^  
m8^2k2  
十. bind H=RV M  
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。 &D w~Jq|  
先来分析一下一段例子 ]~Qkg+>'&  
/iuNdh  
GZX!iT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :uDB3jN[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N,Bs% p#1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qM !q,Q  
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。 U7eQ-r  
我们来写个简单的。 G.e\#_RR?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .Awq(  
对于函数对象类的版本: !I/kz }N@  
v>!}cB/6  
template < typename Func > M=`Se&-M  
struct functor_trait O;?~#E<6w  
  { P`9A?aG.Z  
typedef typename Func::result_type result_type; {Dq51  
} ; i~L7h=__  
对于无参数函数的版本: bQjHQ"G  
?.ihWbW_  
template < typename Ret > qW>J-,61/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #[yl;1)  
  { &>fd:16  
typedef Ret result_type; C8q-gP[  
} ; JCfToFB  
对于单参数函数的版本: R\amcQ 9  
kl"Cm`b)  
template < typename Ret, typename V1 > )d`$2D&iY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O_Q,!&*6  
  { iH0c1}<k$  
typedef Ret result_type; R7E"7"M10  
} ; RR=l&uT  
对于双参数函数的版本: %BLKB%5  
!{ lb#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d6&tz!f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9Wrcl ai  
  { 9 <m j@bI$  
typedef Ret result_type; GqxK|G1  
} ; b;l%1x9r  
等等。。。 1*jm9])#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @R{&>Q:.  
cEu98nP  
template < typename Func > cfS]C_6d  
struct func_return nHjwT5Q+Q  
  { gMn)<u>  
template < typename T > jQ}| ]pj+  
  struct result_1 sTyGi1  
  { /^G+vhlf\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $7YLU{0  
} ; _Y {g5t  
rID]!7~  
template < typename T1, typename T2 > gHshG;z*  
  struct result_2 {Aw3Itef  
  { RUu'9#fq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nQ~L.V  
} ; 3om-,gfZ  
} ; .R5z>:A  
4*X$Jle|  
.X1niguXH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V485Yn!$(  
IA `  
template < typename Func, typename aPicker > b@hoH)<9E  
class binder_1 |D:0BATRP  
  { Z9I./s9  
Func fn; q'tT)IgD  
aPicker pk; kw'D2692  
public : B,T.bgp\  
`^vD4qD|  
template < typename T > :Ej)A fS  
  struct result_1 EMbsKG  
  { C:{'0m*jKs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K%Bi8d  
} ; XZGyhX7  
BW 7[JD  
template < typename T1, typename T2 > S:s^si2/  
  struct result_2 pE N`&'4  
  { 17d$gZ1O:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^(:Rbsl  
} ; Qafg/JU  
b87o6"j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +\chHOsw  
C@i g3fhV  
template < typename T > !ZW0yCwLQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y~!@  
  { v%^H9aK_  
  return fn(pk(t)); `( Gk_VAa  
} fHi+PEbR  
template < typename T1, typename T2 > PV2904  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *TkABUL  
  { NQ!F`  
  return fn(pk(t1, t2)); u 36;;z  
} S\m]ze  
} ; D=Y HJ>-wB  
/([aD~.  
x;Q2/YZ#  
一目了然不是么? uItKsu  
最后实现bind w5Xdq_e3  
<T]kpP<lC  
)FLpWE"e-  
template < typename Func, typename aPicker > ;r']"JmF,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [>86i  
  { OH w6#N$\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (x@"Dp=MZW  
} =[&Jxy>Y  
</QSMs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tG-MC&;=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2RCnk&u  
Y'T#  
十一. phoenix p pq#5t^[)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yS""*8/  
'4rgIs3=x"  
for_each(v.begin(), v.end(), +#no$m.bH  
( 5`Bb0=j  
do_ nj  
[ 4]GyuY  
  cout << _1 <<   " , " KVCS(oN  
] "x11 YM{F  
.while_( -- _1), N.?Wev{  
cout << var( " \n " ) ~nQb;Bdh%  
) ra1hdf0"  
); W=*\4B]  
^BZdR<;  
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: sMx\WTyz  
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 "`k[ 4C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YS*t7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oS4ag  
>/*\x g&J  
<#UvLll  
template < typename Cond, typename Actor > `t -3(>P  
class do_while w'!gLta  
  { [g? NU]  
Cond cd; z,tax`O  
Actor act; _!C H  
public : -]e@cevy  
template < typename T > a/ZfPl0Ns[  
  struct result_1 '};Xb|msU  
  { g;pFT  
  typedef int result_type; -vyC,A  
} ; I zT%Kq  
k8TMdWW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >&R|t_ypw  
.JqIAC~  
template < typename T > .o>QBYpTw/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RwE]t$T/  
  { \0$?r4A  
  do -l",!sV  
    { LM} si|  
  act(t); Ud](hp"  
  } >\'yj| U,  
  while (cd(t)); ~BC5no  
  return   0 ; c1`o3gb  
} TsQMwV_h  
} ; MAXdgL[]  
Z8x(_ft5  
C9h8d   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S(Pal/-"  
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。 ;8@A7`^  
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。 ,oC r6 ]  
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。 F~B8XUa3  
下面就是产生这个functor的类: Ah,Zm4:  
i[<O@Rb  
6Z$T& Ul{  
template < typename Actor > W +S>/`N  
class do_while_actor k`-L5#`  
  { w*+rBp,f  
Actor act; >QyMeH  
public : d+(~{xK:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jd |hwvwFe  
WIg"m[aIs  
template < typename Cond > NS1[-ng  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,MLPVDN*D  
} ; G~JQcJFj  
loZfzN&6A  
Na=q(OKN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ukw'$Yt2  
最后,是那个do_ N5_v}<CN  
h3:k$`_  
D526X0  
class do_while_invoker yS?1JWUC>  
  { u*M*Wp Y  
public : sJ,zB[e8  
template < typename Actor > h41v}5!-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hi37p1t   
  { cIgF]My*D@  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1G\ugLm  
} yY1&h op  
} do_; sB6UlX;b:  
.(sT?M`\J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (i`DUF'#y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Eb.{M  
最后来说说怎么处理break和continue MG~^>  
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。 A`@we  
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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