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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $[Z~BfSQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |hw.nY]J  
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, J'sa{/ #  
#+p-  
P`{$7ST'Hh  
W90!*1  
  class filler J9!/C#Fm  
  { $/C1s"C@O  
public : yU&;\'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~v;+-*t  
} ; ~tt\^:\3~S  
d4BzFGsW  
%Z<{CV  
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: Q&vdBO/  
ZIa,pON  
MTCfs~}m  
I=#`8deH(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z`t~N  
"FA. T7G  
>h\u[I$7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]b; m~|9  
xx>h J!  
#"KC29!Yj  
!hZ: \&V  
二. 战前分析 !CX WoM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *!$Z5Im  
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 a-E}3a  
G\BZ^SwE  
QEf@wv;T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J_Tz\bZ3)  
  /* --------------------------------------------- */ w-e{_R  
vector < int *> vp( 10 ); AK,'KO%{=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~?Ky{jah:^  
/* --------------------------------------------- */ cjPXrDl{\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6QY;t:/<  
/* --------------------------------------------- */ P9'` 2c   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PIa!N Py  
  /* --------------------------------------------- */ ~qeFSU(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tF} ^  
/* --------------------------------------------- */ ,G%UU~/a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Znb7OF^#"  
jhf3(hx&F  
p>+9pxx~U  
o zn&>k  
看了之后,我们可以思考一些问题: -grf7w^  
1._1, _2是什么? 1J"9Y81   
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。 g ass Od  
2._1 = 1是在做什么? 5[SwF& zZ  
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。 S Dil\x  
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。 ebI2gEu;a  
>*h+ N? m  
').) 0;  
三. 动工 Rv9jLH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9D1WUUa  
30uPDDvar  
#O}}pF  
N$]er'`  
template < typename T > Y PI)^ }  
class assignment c#}K,joeU  
  { Ql)hIf$Oo  
T value; i m;6$3  
public : B??07j  
assignment( const T & v) : value(v) {} j8&NscK)  
template < typename T2 > $N)G:=M!s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {m>ylE  
} ; kaekH*m~  
*C5`LgeX  
ulIEx~qP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5F~l;zT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D1xGUz2r  
]qv0Y~+`-K  
Yu3S3aRE  
H"l4b4)N\  
  class holder  rvd $4l^  
  { 950N\Y @u  
public : %|(c?`2|  
template < typename T >   < v]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p 4> ThpX  
  { 70c]|5  
  return assignment < T > (t); zk8 )!Af  
} {s0%XG1$  
} ; $C\ETQ@  
qXW\/NT"p<  
pVy=rS-  
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: &su'znLV  
TSP%5v;Dh  
  static holder _1; vNGE]+QX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 edp I?  
D:/ n2_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gfg,V.:  
而不用手动写一个函数对象。 fx_#3=bXi  
wL?Up>fr  
v&YeQC>  
Bxm,?=h  
四. 问题分析 WMa0L&C~v  
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。 :uo1QavO@,  
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。 $gBQ5Wd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZiJF.(JS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?ZRF]\dP]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p5fr}#en  
lWId 0eNS  
五. 问题1:一致性 eA4:]A"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +Ua|0>?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ocx"s\q(  
j1K3|E  
struct holder K4!-%d$  
  { a'i Q("  
  // QPx5`{nN  
  template < typename T > %vJHr!x  
T &   operator ()( const T & r) const "17)`Yf  
  { f)/Z7*Z  
  return (T & )r; Iy9hBAg\y  
} |q77  
} ; VyxYv-$Y  
1XSnnkJm  
这样的话assignment也必须相应改动: Pqomi!1  
p,fV .5q  
template < typename Left, typename Right > Wm}c-GD  
class assignment K?^;|m-  
  { 'K,\  
Left l; dM-cQo:  
Right r; 1(?4*v@B  
public : ^&eF916H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,@ 8+%KqG  
template < typename T2 > (gBKC]zvz3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iNA3Y  
} ; +NPL.b|  
%F>~2g?$  
同时,holder的operator=也需要改动: V*4Z.3/E5  
&F&`y  
template < typename T > k6Kc{kY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fc9;ZX7  
  { 8v"rM >[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ebk>e*  
} *DF3juf~  
Y.viOHL  
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。 q3$8"Q^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [A-_?#cZ  
03 @a G  
return l(rhs) = r; 5CkG^9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K|P0nJT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !/is+ xp  
OM\J4"YV$  
template < typename Tp > 2zBk#c+  
class constant_t J6Z[c*W  
  { \]tBwa  
  const Tp t; @k?vbq  
public : QHk\Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x%B_v^^^  
template < typename T > k)p` x"To  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,"%C.9a  
  { r<`:Q]  
  return t; _\WR3Q!V  
} ]at$ohS  
} ; .G8`Ut Z  
.<hHK|HF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;p(h!4E  
下面就可以修改holder的operator=了 @j46Ig4~b  
Y=mr=]q  
template < typename T > %~LY'cfPse  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zKQ<Zr  
  { HGQ</5Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sfM"!{7  
} H5K Fm#  
\QvGkcDc{  
同时也要修改assignment的operator() /G||_Hc  
> G\0Z[<v,  
template < typename T2 > gQ+]N*.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HXLnjXoe  
现在代码看起来就很一致了。 6>vR5pn  
sf> E  
六. 问题2:链式操作  >G]JwO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ebnb-Lze,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wNf:_^|}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }. &nEi`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |a(KVo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6V;Dcfvi  
_Id'56N]J!  
template < typename T > dN{At-  
struct result_1 HsCL%$k  
  { RHF"$6EAFG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uJ% <+I  
} ; 7>Scf  
22l'kvo4"  
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: !dqC6a  
Kr}RFJ"d  
template < typename T > BIx*t9wA  
struct   ref EmNVQ1w  
  { Za|7gt];l  
typedef T & reference; q*hn5K*  
} ; */aY $aWv  
template < typename T > .n 9.y8C  
struct   ref < T &> k6tCfq;  
  { =M\yh,s!  
typedef T & reference; bxXpw&  
} ; >q}3#TvP@  
0Wr<l%M)+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QQJGqM3a2  
s9?mX@>h  
template < typename T > X`8<;l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A(y6]E!  
  { 1-kuK<KR  
  return l(t) = r(t); V3,C5KKk&z  
} N63?4'_W  
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。 Ia2WBs =  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e{)giJY9  
Rk$7jZdTf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |~9rak,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M Kyj<@[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jFSR+mP!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]cRvdUGv  
最后的布局是: @2Z|\ojJ  
                Add iJ>=!Q  
              /   \ +t7HlAXB#  
            Divide   5 YU,zQ V'  
            /   \ {j wv+6]U  
          _1     3 </I%VHP,[f  
似乎一切都解决了?不。 [L%Ltmx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xQ9t1b|{e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 q!z?Tn#!jd  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s< tG  
u Kx:7"KD  
template < typename Right > }8O9WS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0|GYtnd  
Right & rt) const _/>ktYo:  
  { [@K'}\U^+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H1N@E}>|  
} (kL"*y/"p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @nH3nn  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w-).HPe  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vn.5X   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \' O/3Y7?X  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )<x9t@$  
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? |~9jO/&r  
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: eaRa+ <#u  
HNZ$CaJh  
template < class Action > ?q!4REM  
class picker : public Action { 4+/0\  
  { MWwqon|  
public : U6JD^G=qR,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U]Q 5};FK  
  // all the operator overloaded tB;PGk_6  
} ; ;MfqI/B{  
|$ PA  
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。 uQdeKp4(  
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: f1NHW|_j  
wBt7S!>G  
template < typename Right > -Mo4`bN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |q4=*Xq  
  { dv. 77q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TOiLv.Dor  
} {aE[h[=r  
u6C_*i{2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fw%p_Cm  
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。 fRNj *bIV  
BB}WfA  
template < typename T >   struct picker_maker t[|rp&xG  
  { ivo3 pibk%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <EnmH/C.  
} ; LJrH_h8C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0+mR y57  
  { .{gDw  
typedef picker < T > result; m{>1# 1;$t  
} ; F2YBkwI  
uGAQt9$>_  
下面总的结构就有了: Rk9n,"xpv  
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。 yz [pF  
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。 aG1Fj[,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q}i#XQU  
至此链式操作完美实现。 T4x%3-4 ;  
.XgY&5Qk  
wPU5L*/*i  
七. 问题3 Y6wr}U  
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。 $mxG-'x%K  
:V(C+bm *  
template < typename T1, typename T2 > WvU[9ME^)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X -1r$.  
  { a;$V;3C{b&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2IJniS=[>  
} W~H`{x%Av>  
1n8y4k)  
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: /J}G{Y |n  
$2FU<w$5  
template < typename T1, typename T2 > U*nB= =  
struct result_2 x)80:A}  
  { "1|g eO|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h.-L_!1B7  
} ; &._"rhz  
Ee5YW/9]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 39^+;Mev  
这个差事就留给了holder自己。 )EMlGM'2q  
    5 CnNp?.t^  
d/GSG%zB  
template < int Order > tnpEfi-  
class holder; IV~)BW leT  
template <> Z6B$\Q5Od  
class holder < 1 > R1JD{  
  { $\/i t  
public : +PPQ"#1pS  
template < typename T > }^I36$\  
  struct result_1 T Tbe{nb  
  { @Mg&T$  
  typedef T & result; 54{E&QvL8o  
} ; UR'v;V&Cb\  
template < typename T1, typename T2 > ;(mNjxA  
  struct result_2 *v#V%_o  
  { (KO]>!t  
  typedef T1 & result; -75mgOj.#  
} ; <Hv/1:k}  
template < typename T > `C_qqf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h[! @8  
  { tIn`L6b  
  return (T & )r;  Xcfd]29  
} v$ \<L|  
template < typename T1, typename T2 > m p_7$#{l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a2?@OJ  
  { ;u`8pF!_eE  
  return (T1 & )r1; !,$K;L  
} Bor_(eL^  
} ; RaLV@>jPm  
zw'%n+5m  
template <> V+D<626o  
class holder < 2 > Y'1 KH}sH  
  { L5UZ@R,  
public : ftmP dha%+  
template < typename T > bOU"s>?  
  struct result_1 Sa)sDf1+`  
  { ai d1eF  
  typedef T & result; Ay Uw  
} ; #P!<u Lc%  
template < typename T1, typename T2 > yC ?p,Ci,  
  struct result_2  G>?kskm  
  { V~jp  
  typedef T2 & result; , XscO7  
} ; N, u]2,E  
template < typename T > {oOUIP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X}G$ON  
  { m{$+  
  return (T & )r; v`L]dY4,  
} %J'/cmR&  
template < typename T1, typename T2 > ;k0Jl0[}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6 o   
  { W.s8!KH:  
  return (T2 & )r2; F6J]T6 Y  
} .[eC w  
} ; Zs|Ga,T  
]Vj($O:  
@=z.^I30  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wIAH,3!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !m))Yp-"H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Tei2[siA5  
q%M~gp1  
return l(i, j) = r(i, j); W'Ew!]Q3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bD/ZKvg  
# B <%  
  return ( int & )i; -Sh&x  
  return ( int & )j; 2\&3x} @  
最后执行i = j; s[eSPSFZ  
可见,参数被正确的选择了。 Q%~BD@Io  
Fnk@)1  
3 ;"[WOv  
/ j "}e_Q  
[< g9jX5  
八. 中期总结 *[i49X&rd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: % u VTf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e[Vk+Te7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gT+wn-3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0datzEns`  
#: [F=2@,A  
zC:Pg4=w]  
=mX26l`B  
o=!_.lDF:  
%hmRh~/&  
九. 简化 &=S:I!9;;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `, ]ui*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 og8hc~:ro  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I*N v|HST  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f tl$P[T  
  +-*/&|^等 K@:omT  
2. 返回引用。 .* `]x  
  =,各种复合赋值等 >h:'Z*9  
3. 返回固定类型。 <7)sS<I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bxwwYSS  
4. 原样返回。 z}==6| {  
  operator, teb(gUy}L6  
5. 返回解引用的类型。 6DU(KYN  
  operator*(单目) %=*|: v  
6. 返回地址。 ?vbAaRg50s  
  operator&(单目) )w<Z4_!N4s  
7. 下表访问返回类型。 9 iJ$M!  
  operator[] wA 7\K~fHV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #X1a v  
  operator<<和operator>> 7. $wK.  
>}+R+''nR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :81d~f7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {A< 961  
h|PC?@jp  
template < typename Left > KkTE -$-  
struct value_return T(Yp90'6  
  { G 0Z5h  
template < typename T > Vg,nNa3  
  struct result_1 boDD?0.|  
  { }:0ru_F)(4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QL7.QG  
} ; qs\Cwn!  
y]PuY \+  
template < typename T1, typename T2 > | @ ut/  
  struct result_2 [aA@V0l  
  { fwA8=o SZd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L58#ri=  
} ; lw~ V  
} ; Xm|~1 k_3  
du ~V=%9  
h*40jZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YL!{oHs4  
' =5B   
下面我们来剥离functor中的operator() sm Ql^ 6a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $kN=45SR  
|By[ev"Kh%  
return l(t) op r(t) EqtL&UHe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5oCg&aT  
return op l(t) ~4=*kJ#7  
return op l(t1, t2) RR:%"4M  
return l(t) op mj9sX^$ dE  
return l(t1, t2) op XC;Icr)  
return l(t)[r(t)] k{vbi-^6rf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AWMJ/ E*T  
n6t@ e^  
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: ?ZGsh7<k  
单目: return f(l(t), r(t)); U$OI]Dd9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  7 FY2a  
双目: return f(l(t)); K^@9\cl^  
return f(l(t1, t2)); +C~d;p  
下面就是f的实现,以operator/为例 (p12=EB<  
G{4s~Pco[Q  
struct meta_divide ilK*Xo  
  { g=t7YQq_~  
template < typename T1, typename T2 > ^dk$6%0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u_+iH$zA  
  { ffR%@  
  return t1 / t2; Y-y yg4JH  
} 573,b7Yf  
} ; /RqWrpzx@  
}Md;=_TP  
这个工作可以让宏来做: ~ffT}q7^  
R)*DkL!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -L]-u6kC[  
template < typename T1, typename T2 > \ 1|"BpX~D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x$o^;2Z  
以后可以直接用 bFajK;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ILAn2W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2IM 31 .  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) YI7M%B9Lj  
U'9z.2"}9  
q!'p   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _ h#I}uJ~  
TvDC4tm-:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kD;pj3o&"2  
class unary_op : public Rettype ^Z;zA@[wt  
  { \ B84  
    Left l; QM 3DB  
public : 6MY<6t0a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hchG\ i  
m#8[")a$"  
template < typename T > vaP`'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MA:5'n  
      { /; Bmh=  
      return FuncType::execute(l(t)); UsFn!!+  
    } o.fqJfpj  
m Rw0R{  
    template < typename T1, typename T2 > ~I+MuI[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s^eiym P  
      { =(7nl#o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); njX$?V   
    } r)}U 'iv*%  
} ; T#3@r0M  
0&]1s  
: (X3?%  
同样还可以申明一个binary_op "EMW'>&m  
T{3nIF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r*l3Hrho~K  
class binary_op : public Rettype ^c.D&y%5  
  { PgK7CG7G  
    Left l; y-bUVw!Y  
Right r; ?hkOL$v<9}  
public : n8F5z|/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @ G)yz!H  
;H~<.QW  
template < typename T > NvJ5[W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1F`jptVQ\G  
      { Px=@Tw N,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HVHv,:bPo  
    } qJdlZW<  
)'U0n`=  
    template < typename T1, typename T2 > A/'po_'uy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]1<GZ`  
      { 9/(jY$Ar  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3)W zX  
    } h5@G eYda  
} ; gd*Gn"  
4_=2|2Wz[  
_#:/ ~Jp  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h.PBe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q&I`uS=F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `nl n@ ;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TMj;NSc3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I!S Eb  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 yzhNl' Rz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ps(3~?7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) bu]"?bc  
下面是修改过的unary_op Y!CUUWM  
Fa )QDBz)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *$<W"@%^J  
class unary_op [^5;XD:%&l  
  { @9B*V~ <  
Left l; \CMZ_%~wU  
  %A$&9c%  
public : O9sEaVX  
\uJRjw+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q# B0JT1  
$QC1l@[sM  
template < typename T > \c:$ eF  
  struct result_1 '*b]$5*p  
  { m|aK_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  1[SG.  
} ; 06S R74  
r\;fyeH  
template < typename T1, typename T2 > :D)(3U5  
  struct result_2 xmvE*q"9]  
  { x)~i`$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {p84fR1P  
} ; @vt.Db  
9RJF  
template < typename T1, typename T2 > h)HEexyRg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kgu8E:nL  
  { I x%>aee  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kUf i  
} Mqr_w!8d  
3T2]V?   
template < typename T > @b,Az{EH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 %T??-  
  { "=djo+y  
  return OpClass::execute(lt(t)); pd|KIs%jl  
} Jay"  
 yfZNL?2x  
} ; "o&8\KSs  
cs+3&T: ,*  
?;ok9Y  
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 G.rz6o;  
好啦,现在才真正完美了。 <e2l@@#oy  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1 ~zjsi  
lT|Gkm<G  
template < typename Right > ITn%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K oJ=0jM#  
  { ec&/a2M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $a M5jH<  
} f4"UI-8;n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]4l2jY  
UTD_rQ  
<q'l7 S  
{%R^8  
*q=T1JY  
十. bind GJeG7xtJKl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y|5L%,i  
先来分析一下一段例子 I=y7$+7%  
><<>4(eF p  
@NLcO}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gM&IV{k3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]M7FIDg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $Nu{c;7"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 C^J<qq &  
我们来写个简单的。 Lx0nLJ\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1M]=Nv  
对于函数对象类的版本: ubcB <=xb  
g+ c*VmY  
template < typename Func > ^65I,Z"  
struct functor_trait O3} JOv_  
  { EwC]%BZP  
typedef typename Func::result_type result_type; x b,XI/  
} ; k]~o=MLmj  
对于无参数函数的版本: b@Ej$t&  
qjB:6Jq4q  
template < typename Ret > #-0e0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3p%e_?  
  { oD)]4|  
typedef Ret result_type; !g@K y$  
} ; u m9yO'[C  
对于单参数函数的版本: 'Gy`e-yB  
@Rr=uf G  
template < typename Ret, typename V1 > 0:$ }~T9T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uJw?5kEbv<  
  { 3UZd_?JI[^  
typedef Ret result_type; x-BU$bx5  
} ; I/O3OD  
对于双参数函数的版本: FK _ ZE>  
mUBy*.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2q~ .,vpP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \SWTP1  
  { m$T5lKn}U?  
typedef Ret result_type; fN&,.UB^p  
} ; e^y9Kmd  
等等。。。 'ygKP6M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m\&|#yq  
a-{|/ n%  
template < typename Func > ingG  
struct func_return {VcRur}&Y8  
  { =zkN63S  
template < typename T > -DI >O/  
  struct result_1 GX>8B:]o|  
  { m5K?oV@n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; # T=iS(i  
} ; Tagf7tw4  
'C]w3Rh'  
template < typename T1, typename T2 > xl&@g)Jj  
  struct result_2 EXDDUqZ5\  
  { L&pR#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CX|W$b)%  
} ; 1oQw)X  
} ; /<rvaR  
J"`VA_[  
@<\oM]jX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (GJtTp~2C4  
_Mw3>GNl  
template < typename Func, typename aPicker > D2$ 9$xeR  
class binder_1 UB$}`39@  
  { j-<-!jTd  
Func fn; O_FB^BB  
aPicker pk; Nk'<*;e  
public : IMf|/a9-  
8 v/H;65  
template < typename T > tFmB`*!%  
  struct result_1 6,>$Jzs)5E  
  { K*~{M+lU7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3=O [Q:8  
} ; ;_<~9;  
Q((&Q?Vi  
template < typename T1, typename T2 > %*D=ni#(sT  
  struct result_2 Qit&cnO  
  { uo"<}>iJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1&w%TRC2x  
} ; H*=cw<  
}z` x-(V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hb`9Vn\-E  
\|PiQy*_?  
template < typename T > %2QGbnt_*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VGS%U8;  
  { L!}!k N:?  
  return fn(pk(t)); <ToS&  
} CI W4E  
template < typename T1, typename T2 > 6.@.k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m{IlRf'  
  { zMSwU]4I!  
  return fn(pk(t1, t2)); R{g= N%O  
} ;K<VT\  
} ; wm5&5F4:  
I}`pY3  
)N.3Q1g-  
一目了然不是么? 0L}`fYf  
最后实现bind TU|#Pz7n-Z  
2F4<3k! &  
f_c\uN@f  
template < typename Func, typename aPicker > o,7|=.-b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %1?t)Bg  
  { Z(MZbzY7Hq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CFpBosoFt^  
} j.=:S;  
9Yt|Wj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '2lV(>"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 pDS[ecx  
2yfU]`qN  
十一. phoenix lNX*s E .  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MJ}{Q1|*  
FL mD?nw  
for_each(v.begin(), v.end(), " MnWd BS  
( }&0LoW/  
do_ RY;V@\pRY+  
[ ,Fn;*  
  cout << _1 <<   " , " [2@:jLth=  
] N9-0b  
.while_( -- _1), rJiF2W  
cout << var( " \n " ) @76}d  
) x6cG'3&T  
); mP)bOAU  
-d ,D!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G&oD;NY@/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *7AB0y0k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ii0\Skb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B^2r4 9vC  
5{=+S]  
-Q? i16pM  
template < typename Cond, typename Actor > [n"eD4)K|  
class do_while Xt$qjtVM  
  { @X/ 1`Mp  
Cond cd; }3lG'Y#Kpy  
Actor act; Uh/=HNR  
public : 1>*oN  
template < typename T > bF _]j/  
  struct result_1 ^Gk)aX  
  { &eMd^l}:#  
  typedef int result_type; tl dK@!E3  
} ; aE0R{yupZ  
m* 3ipI{h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ? dJd7+A  
%bw+>:Tr  
template < typename T > g4+K"Q /M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6FDj:~  
  { "](Q2  
  do wR_mJMk_  
    { 3EYEd39E  
  act(t); z</C)ObL  
  } ?NA $<0  
  while (cd(t)); JSUD$|RiJ  
  return   0 ; b%l H=u  
} !Q\*a-C  
} ; 0MRWx%CR  
!/G}vu  
V7WL Gy.,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "G%S m")  
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。 ,$`} Rf<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 t?9J'.p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?)9L($VVD  
下面就是产生这个functor的类: ) f3A\^  
EMnz;/dMt  
dNR /|  
template < typename Actor > G@P;#l`(D  
class do_while_actor nc1~5eo  
  { <VZ43I  
Actor act; 0[UI'2  
public : g;Ugr8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} //NV_^$y  
> %KEMlKZ  
template < typename Cond > "E+;O,N-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w6Gez~ 8  
} ; /T6bc^nOW  
*Xnf}Ozx  
X>$Wf3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $6m@gW]N  
最后,是那个do_ vyS>3(NZ  
= cRmaD  
5& %M L  
class do_while_invoker d5-Q}D,P  
  { PxYK)n9&  
public : h GA2.{  
template < typename Actor > G^{~'TZv%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T[4xt,[a  
  { (A=PDjP!  
  return do_while_actor < Actor > (act); EY]H*WJJ  
} *  1}dk`-  
} do_; l^I? @{W  
~Bl,_?CBr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d>u^ 7:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 & &CrF~  
最后来说说怎么处理break和continue _wXT9`|3  
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。 ,q%X`F rc  
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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