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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n>@oBG)!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zJe#m|Z  
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, f{SB1M   
@`\VBW  
(&/2\0QV  
}VDqj}is  
  class filler hW{j\@R  
  { *s@Qtgu  
public : DNGvpKY@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +`3!I  
} ; V_plq6z  
P[s8JDqu  
+P.+_7+:  
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: ^C2\`jLMY  
gV&z2S~"  
+`?Y?L^ J  
Y*mbjyt[?X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ge]STSM0n7  
h iNEJ_f  
SG6sw]x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j*~T1i  
ySI~{YVM  
VfT*7_  
Mq';S^  
二. 战前分析 AwQ?l(iZ"p  
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。 %Uz(Vd#K  
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 bn |zl!Pq  
R<B7K?SxV~  
7GDHz.IX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GhPK-+"X  
  /* --------------------------------------------- */ ,3nN[)dk  
vector < int *> vp( 10 ); OY?y^45y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yf&7P;A  
/* --------------------------------------------- */ _X@v/sAy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /x3/Ubmz~x  
/* --------------------------------------------- */ {Zp\^/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hYawU@R  
  /* --------------------------------------------- */ Ef<b~E@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j0@[Br%7  
/* --------------------------------------------- */ ca+[0w@S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;WldHaZ9r  
aZ\UrV4,  
RT%pDym\  
fGmT_C0t  
看了之后,我们可以思考一些问题: CbN!1E6).  
1._1, _2是什么? *Q1~S]g  
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。 )V!dBl"Gq  
2._1 = 1是在做什么? bXS:x  
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。 #r3l[ bKK  
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。 HF3f)}l$  
W_0>y9?  
9cJH"  
三. 动工 8i?l02  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .7n\d55a  
*Vho?P6y\Y  
.!JVr"8  
4 B*0M  
template < typename T > OgX6'E\E  
class assignment s: 3z'4oX  
  { +iI&c s  
T value; D-,L&R!`  
public : fryJW=  
assignment( const T & v) : value(v) {} E= `6-H{  
template < typename T2 > je]}R>[r5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iDf,e Kk$'  
} ; u :F~K  
Xt#1Qs  
H{t_xL)k.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cHa]xmy%r'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t=xOQ 8  
ntmyNf?;  
*28pRvY:b  
`_&Vt=7lG  
  class holder RxQh2<?  
  { {W##^L~  
public : X6^},C'E.:  
template < typename T > ^ :F.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S(7ro]U9  
  { DS<  }@  
  return assignment < T > (t); Ux+Q  
} I2H6y"p N  
} ; ~b:Rd{  
T 6~_Q}6  
JAI)Eqqv]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  aH#l9kCb  
S/ibb&  
  static holder _1; M?;y\vS?.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +&["HoKg}&  
b=/curl&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oHs2L-G  
而不用手动写一个函数对象。 .$#rV?7  
x|{IwA9  
G}9=)  
#]'rz,E<  
四. 问题分析 san,|yrMn  
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。 B4]`-mahO  
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。 ]~\sA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qgDRu]ba  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }mZwd_cK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LzCw+@-umw  
WQHd[2Z#e  
五. 问题1:一致性 *OyHHq|>q  
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?| T\r@5Xv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n6k9~"?  
wM|" I^[  
struct holder (#;`"Yu  
  { %E_b'[8  
  // M|] "W  
  template < typename T > Ka`=WeJ|  
T &   operator ()( const T & r) const P bQk<"J1  
  { PdVfO8-  
  return (T & )r; 9+keX{/c  
} v 36%Pj`  
} ; (L`j0kPN  
;m2<eS`o'  
这样的话assignment也必须相应改动: CSCN['x  
n>'Kp T9|  
template < typename Left, typename Right > <G*nDFWf  
class assignment y7^{yS[,  
  { )TmHhNo  
Left l; 'fL"txW  
Right r; uWrQ&}@  
public : Xb QlHfrS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u_).f<mUdF  
template < typename T2 > {f{ZHi|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x=#VX\5k:  
} ; D?Ux[Ozb  
l (3bW1{n  
同时,holder的operator=也需要改动: Xj*vh m%i  
#A8@CA^d  
template < typename T > P/`I.p;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4GB7A]^E  
  { 7L^%x3-|&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xo*DvD  
} TYA~#3G)  
03j]d&P%d  
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。 ~l2aNVv;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MJ=)v]a  
WlYs~(= 9  
return l(rhs) = r; CwJDmz\tk  
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。 Q%-di=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R-:fd!3oQ  
lb:/EUd5  
template < typename Tp > ] 7 _`]7p  
class constant_t M,5"b+mX[~  
  { \qUKP"dr  
  const Tp t; v)_nWu  
public : `~X!Ll  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} " ZX3sfkh  
template < typename T > Sc7U |s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Iz[@^IUx=  
  { jM:Y' l]  
  return t; mYU9 trHV  
} 0 &GRPu27  
} ; 6K-5g/hL  
BW,mwq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iS?42CV  
下面就可以修改holder的operator=了 wd/< 8>2X  
MfmACd^3$  
template < typename T > &x > B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q%5eVG  
  { q:<{% U$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N D<HXO  
} a5G/[[cwTV  
G/v/+oX  
同时也要修改assignment的operator() }(<%`G6N  
hb{ u'=  
template < typename T2 > 1EyL#;k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W0=O+0$^  
现在代码看起来就很一致了。 9!><<7TS  
MaD3[4@#  
六. 问题2:链式操作 3z ]+uv+2J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R=T qj,6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4tx|=;@0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0 P[RyQI  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?2Kt'1s#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7r{83_B  
j w* IO  
template < typename T > VACiVKk  
struct result_1 +1~Z#^{&  
  { 2!Bd2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n$[f94d=  
} ; DD44"w_9  
5Q=P4w!'  
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: Pf F=m'  
D3c2^r $Z  
template < typename T > V)P&Zw  
struct   ref s :`8ZBz~  
  { Cg616hyut  
typedef T & reference; 3 v")J*t  
} ; }$\M{# C~  
template < typename T > "z<azs  
struct   ref < T &> MC,>pR{  
  { u`(- -  
typedef T & reference; =YG _z^'  
} ; ` gW<M  
mm5$> [%U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {Q<$Uo6V  
oy<WUb9W  
template < typename T > +I>p !v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +ht| N[P  
  { P00f 6  
  return l(t) = r(t); 6'W[{gzl  
} -TZ p FT"  
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。 >]%8Zx[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i55x`>]&sb  
[&*6_q"V  
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 >E,U>@+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3Oa*%kP+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t!K*pM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  9dzdrT  
最后的布局是: wDwH.~3!  
                Add 1T)Zh+?)}  
              /   \ `m.eM  
            Divide   5 )+H[kiN  
            /   \ y&_m 4Zw"  
          _1     3 B??J@+Nf  
似乎一切都解决了?不。 _hG;.=sr  
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。 r ]>\~&?^F  
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。 R4Rb73o  
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: ,p;_\\<  
V Yw%01#  
template < typename Right > IcIOC8WC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FecktD=  
Right & rt) const 5( _6+'0  
  { j6(?D*x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,i.%nZw\  
} 1 qi@uYDug  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~m*,mz  
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。 d1joVUYE  
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。 tvd0R$5}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vEQ<A<[Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gw _$  
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? vB! |\eJ  
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: ZX~ _g@  
~L7:2weV[  
template < class Action > Gs2p5nL<  
class picker : public Action 3/JyUh?  
  { vs6,  
public : NcCvm#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }`yiT<z  
  // all the operator overloaded f f7(  
} ; c<#<k}y  
\M]-bw`  
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。 ^Y{D^\} ,  
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: ~Ki`Ze"x  
H6aM&r9}  
template < typename Right > Q:6VYONN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ESb ]}c:  
  { O3V.^_k;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D@X+{  
} /XS&d%y  
E2B>b[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  j<"nO(  
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。 7-_vY[)/  
~:_0CKa!  
template < typename T >   struct picker_maker YxJD_R  
  { 9N[EZhW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `B8tmW#  
} ; l2hG$idC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wcDjg&:=ml  
  { "8V{5e!%j'  
typedef picker < T > result; V,%L ~dI  
} ; TOLl@p]lU  
}jSj+*  
下面总的结构就有了: u&QKwD Uh  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ngi<v6i  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7m5Co>NkuK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dRvin[R8  
至此链式操作完美实现。 (bn Zy0  
+ E"[  
bXM/2Z?6  
七. 问题3 }jF+`!*!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6ri\>QrF  
-Cid3~mX3  
template < typename T1, typename T2 > +Zk,2ri  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Jp*B;  
  { 0"[`>K~7a8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *Dr5O9Y  
} +pqM ^3t|y  
em2_pq9q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M,:Bl}  
d`Q7"}uZ  
template < typename T1, typename T2 > wb"RB A9  
struct result_2 LZ*R[  
  { f"&Xr!b.h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /&ygiH{^  
} ; }fhHXGK.  
0'$p$K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?a/n<V '  
这个差事就留给了holder自己。 UEzi*"-v2  
    ``?6=mO  
A~lIa$U$b  
template < int Order > PI5j"u UO  
class holder; @{Py%  
template <> TF+ l5fv  
class holder < 1 > |kiJ}oy  
  { EEf ]u7  
public : R_D c)  
template < typename T > iz}sM>^  
  struct result_1 Uedvc5><t  
  { \Mi#{0f+q  
  typedef T & result; #I`ms$j%  
} ;  [~Hg}-c  
template < typename T1, typename T2 > i~qfGl p6)  
  struct result_2 .6T6 S v  
  { 2Eh@e([PMs  
  typedef T1 & result; qg,Nb  
} ; zXc}W*ymj  
template < typename T > `hB1b["(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k ~6- cx  
  { rPq<Xb\  
  return (T & )r; #w3ru6*W  
} {w`:KR6o7  
template < typename T1, typename T2 > [ug,jEH"S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nJ3vi}`  
  { OKwOugi0  
  return (T1 & )r1; a5`eyL[f  
} }WP-W  
} ; |LYKc.xo  
|9NIGg'n  
template <> &+nRIv S_`  
class holder < 2 > J l7z|QS  
  { H)JS0 G0  
public : =L 0fZf  
template < typename T > fU*C/ d3  
  struct result_1 ,9/5T:2  
  { Ex($  
  typedef T & result; vrrt@y  
} ; ^GXEJU 7U  
template < typename T1, typename T2 > Qd8b-hg  
  struct result_2 1 ycc5=.  
  { |PM m?2^R  
  typedef T2 & result; O<,r>b,  
} ; ,@Z_{,b  
template < typename T > Rlc$; Z9K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rpU/s@%L  
  { v}il(w;O  
  return (T & )r; a[O6YgO  
} cNP/<8dq  
template < typename T1, typename T2 > 0P 5BArJ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kP,7Li\  
  { :Z2tig nL  
  return (T2 & )r2; YQ,tt<CQ  
} By)3*<5a_  
} ; P%GkcV  
%RFYm  
ch,|1}bi  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .S vyj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  ?f2G?Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _5\AS+[x  
^L O]Z  
return l(i, j) = r(i, j); 3YTIH2z 5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x1DVD!0~{  
_.f@Y`4d  
  return ( int & )i; -^fzsBL.  
  return ( int & )j; 1~qm+nET\  
最后执行i = j; d/B*  
可见,参数被正确的选择了。 BRtXf0~&p  
*h,3}\  
Dsb(CoWw  
me'(lQ6^  
w#{l 4{X|  
八. 中期总结 }GRMZh_8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7s]Wq6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]%XK)[:5_=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '?}R4w|)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tP]q4i  
^-L{/'[8M  
rsSue_Q  
p+D=}O  
b{HhS6<K?  
Qu_EfmN|  
九. 简化 /oDpgOn  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v!!;js^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {"4<To]z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: P7>IZ >bw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |LFUzq>j  
  +-*/&|^等 H0tF  
2. 返回引用。 8m7eaZ  
  =,各种复合赋值等 6<76O~hNZ  
3. 返回固定类型。 0o;~~\fq.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9%TT> 2#  
4. 原样返回。 f=oeF]=I"  
  operator, =L16hDk o  
5. 返回解引用的类型。 xvO 3BU~2  
  operator*(单目) _> Ln@  
6. 返回地址。 {jG.=}/Dk  
  operator&(单目) AgI>  
7. 下表访问返回类型。 HwW6tQ  
  operator[] U 1F-~ {r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7%opzdS#  
  operator<<和operator>> #[,= 1Od(q  
V(I7*_ZFl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 O"QHb|j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SauHFl8?  
zkG>u,B}  
template < typename Left > 3*2I$e!Jt  
struct value_return ^cb)f_90  
  { W2n*bNI  
template < typename T > ioWJj.%  
  struct result_1 NE[y|/  
  { 0&B:\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y*(_\\  
} ; Q(blW  
8qmknJC  
template < typename T1, typename T2 > (7 ijt  
  struct result_2 mLULd}g/o  
  { skK*OO 2-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kyK'  
} ; sr4jQo  
} ; `;}H%  
q'2`0MRa  
@5GBuu^j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cLHF9B5  
*k!(ti[  
下面我们来剥离functor中的operator() 9 c6'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W{\EE[XhCf  
=1Ri]b  
return l(t) op r(t) T(&kXMaB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BP:(IP!&  
return op l(t) CX.SYr&!R  
return op l(t1, t2) y,^";7U  
return l(t) op 1h{>[ 'L  
return l(t1, t2) op \"J?@  
return l(t)[r(t)] Gb?g,>C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uX98iJ  
EM=xd~H  
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: UIz:=DJ  
单目: return f(l(t), r(t)); E0T&GR@.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ?;+^  
双目: return f(l(t)); ,FY-d$3)  
return f(l(t1, t2)); y]<#%Fh  
下面就是f的实现,以operator/为例 Wge ho  
hRRkFz/0&  
struct meta_divide O%prD}x  
  { W?=$V>)  
template < typename T1, typename T2 > 7Zo&+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PE|PwqX  
  { zw,-.fmM#  
  return t1 / t2; Pu-p7:99;'  
} RP(a,D|  
} ; Hw y5G ;  
JxnuGkE0[#  
这个工作可以让宏来做: l:q8Pg)  
T G_bje  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "* +\KPCU  
template < typename T1, typename T2 > \ !5? m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Rnzqw,q  
以后可以直接用 T!1SMo^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UKOFT6|  
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 qP&byEs"  
(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。。。) !e&rVoA  
2+,5p  
|7 ]?>-  
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 Yg[ v/[]  
_Q)d+Fl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |.Em_*VG  
class unary_op : public Rettype Z@}sCZ=#A  
  { abL/Y23 "  
    Left l; FOc|*>aKP  
public : 2YE7 23H=Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3IGCl w(  
:fRmUAK%  
template < typename T > Z^{+,$H@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sf=F cb  
      { O@nqHZ  
      return FuncType::execute(l(t)); QH4k!^  
    } TeKC} NW  
H_Iim[v#  
    template < typename T1, typename T2 > Jc`Rs"2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Bt =bu>Z  
      { gxI&f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]7v81G5E  
    } Wgav>7!9  
} ; ax4*xxU  
O+p]3u  
#FEa 5  
同样还可以申明一个binary_op E2Us#a  
@+iC/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 #aqz9k  
class binary_op : public Rettype %)8d{1at  
  { K*HCFqr U"  
    Left l; xIM8  
Right r; y+?=E g  
public : +mivqR~{{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3\7'm]  
>vHH  
template < typename T >  qe[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4pLQ"&>}80  
      { f( ]R/'o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mPckf  
    } (L`l+t1  
%I_&Ehu  
    template < typename T1, typename T2 > G XarUjs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yr5iZ~V$  
      { I0I_vu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *4-r`k|@>/  
    } Ok*VQKyDLH  
} ; `@4 2jG}*  
:-$cdZ3E  
2IKxh  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]#vWKNv:;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9cVn>Fb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Km[]^;6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y=5!QLV4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;:AG2zE!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 / c +,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \H,V 9!B  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +]A+!8%Z  
下面是修改过的unary_op iPA@<D%  
-zPm{a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Dm>T"4B`/  
class unary_op o~Bk0V=  
  { zA2UFax=  
Left l; 01&*`0?  
  9+]ZH.(YE  
public : ;n3uV`\  
sXSj OUI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [Xs}FJ  
WH{cJ7wCL  
template < typename T > !8wZw68"  
  struct result_1 +A'}PXm*tu  
  { v>JB rIb$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'u4}t5Bu5  
} ; ;X+G6F'  
}UyzM y,  
template < typename T1, typename T2 > h{Oz*Bq  
  struct result_2 6>@(/mh*  
  { J%:WLQo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bk/.<Rt  
} ; +<'uw  
NFdJb\  
template < typename T1, typename T2 > w;lx:j!Vp$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O4lxeiRgC  
  { )fxo)GS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1i5 vW-'4  
} D /,|pC  
tfi2y]{A  
template < typename T > B(S5+Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mJwv&E  
  { #B}BI8o (  
  return OpClass::execute(lt(t)); e 7Yb=/F  
} vN{vJlpY  
] +}:VaeA  
} ; VFe-#"0ZO  
R=2 gtW"r  
#]?,gwvTf  
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 o%kSR ]V|  
好啦,现在才真正完美了。 ZkJY.H-F  
现在在picker里面就可以这么添加了: &>d:ewM\  
i;E9Za W  
template < typename Right > W)6U6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OU0xZ=G  
  { ,\|n=T,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X !&"&n  
} NTv#{7q  
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。 wo,""=l  
MuCQxzvkhf  
/ChJ~g"  
Y}V)4j  
!mw{T D  
十. bind oN1!>S9m  
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。 <[ g$N4  
先来分析一下一段例子 kcg)_]~6  
>i><s>=I`  
"wc`fg"3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X+(aQ >y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S&4w`hdD>~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GQYtH#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kw*Cr/'*  
我们来写个简单的。 '^P*F9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R7\{w(`K  
对于函数对象类的版本: :ofE8]  
kMwIuy  
template < typename Func > y1@"H/nYJ  
struct functor_trait |Fh`.iT%c  
  { (P]^8qc  
typedef typename Func::result_type result_type; -9tXv+v?  
} ; 4YU1Kr4  
对于无参数函数的版本: A-AN6.  
`4"y#Z  
template < typename Ret >  6Dr$*9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U 8qKD  
  { Gaw,1Ow!`2  
typedef Ret result_type; 2uI`$A:  
} ; K'{wncumQ  
对于单参数函数的版本: MJ*oeI!.=  
n@ yd{Rc  
template < typename Ret, typename V1 > Tko CyD9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > % @^VrhS  
  { } (GQDJp  
typedef Ret result_type; B?/12+sR  
} ; D6pEQdX`  
对于双参数函数的版本: i?P]}JENM  
z- {"pI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W~W?<%@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *aSRKY  
  { &CPe$'FYI  
typedef Ret result_type; Og%zf1)aZM  
} ; eAenkUBz6,  
等等。。。 e\|E; l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -Z\UYt  
>.k@!*  
template < typename Func > Qh1Kl_a?Lv  
struct func_return eog,EP"a8Y  
  { I5|S8d<  
template < typename T > BT*K,p  
  struct result_1 'nmYB:&!  
  { *}Ae9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +Fy- ~Mq  
} ; ]i_):@  
<R]Wy}2-  
template < typename T1, typename T2 > $F /p8AraK  
  struct result_2 Y GcY2p<  
  { ^*owD;]4_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JzS^9) &  
} ; EC\rh](d 1  
} ; v#AO\zYKd  
T_;G))q'  
DrVbx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F4aJr%!\6S  
Zj /H3,7  
template < typename Func, typename aPicker > :h](;W>H  
class binder_1 BYA=M*f  
  { !Z9ikn4A  
Func fn; 1<Ztk;$A  
aPicker pk; []]LyWk  
public : hzf}_1  
, K"2tb  
template < typename T > S)AE   
  struct result_1 \)6?u_(u  
  { =4%WOI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pq_ApUZa  
} ; ^ _#gIT\  
S+\Mt+o  
template < typename T1, typename T2 > YJtOdgG|q  
  struct result_2 jWb\"0)  
  { %/,Uk+3p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y^Xxa'y  
} ; $K>d\{@+7  
-iZjs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J~ gkGso  
|GLn 9vw7S  
template < typename T > u BW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P$#}-15?|_  
  { W} +6L|  
  return fn(pk(t)); 0aq-drl5\  
} )~o`QM+  
template < typename T1, typename T2 > ?[|4QzR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MrygEC 5  
  { "9Fv!*<-W  
  return fn(pk(t1, t2)); @0x.n\M_  
} E4fvYV_ra  
} ; vXWESy  
, ?s k J  
*~aI>7H  
一目了然不是么? CI ]U)@\U  
最后实现bind hE3jb.s(>  
Jv$2wH  
Sv]"Y/N  
template < typename Func, typename aPicker > cF>;f(X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &G5I0:a   
  { ovRCF(Og,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <k8rSx n{  
} .dq.F#2B;  
5<'Jd3N{&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "i5AAP?_]{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <P)%Ms  
kTe<1^,m  
十一. phoenix 'bqf?3W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,Y/>*,J  
c\?/^xr'!}  
for_each(v.begin(), v.end(), iegPEb  
( ^ZZ@!Udy  
do_ C3`.-/{D"  
[ mwiPvwHrg  
  cout << _1 <<   " , " !QzMeN;D  
] '{_tDboY  
.while_( -- _1), gQzF C&g  
cout << var( " \n " ) IaZAP  
) G}OrpPP  
); 6/[h24d  
mgl' d  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 'k) P(H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor HrcnyQ`Q0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l~ >rpG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =:T:9Y_i  
,PtR^" Mf4  
Czl 8Q oH  
template < typename Cond, typename Actor > (IWd?,H,n  
class do_while e}@J?tJK.L  
  { h-u*~5dB<&  
Cond cd; <L[)P{jn?p  
Actor act; H  "/e%  
public : @n y{.s+  
template < typename T > +hYmL Sq  
  struct result_1 U%6lYna{M#  
  { A7}|VV  
  typedef int result_type; u(Q(UuI  
} ; _!T$|,a  
l@2`f#y1~<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lJpv  
}LVE^6zyk  
template < typename T > a*@Z^5f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 60gn`s,,  
  { 8&AorYw[  
  do 2+rao2  
    { D.JVEKLkU  
  act(t); x~I1(l7r  
  } VY26 Cf"  
  while (cd(t)); #k]0[;1os  
  return   0 ; j7%%/%$o[  
} Y{B_OoTun  
} ; CHSD 8D  
'Z%aBCM  
^hTJp{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p_ y*-,W (  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tg4&j$  
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。 ph.:~n>z  
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。 $B N+SD!  
下面就是产生这个functor的类: eHZl-|-  
;( Va_   
?~9X:~6\  
template < typename Actor > uy28=B E  
class do_while_actor 8i~'~/x  
  { w6Ny>(T/  
Actor act; 0L-g'^nn  
public : (3S/"ZE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q^;\!$:M  
*/qc%!YV9  
template < typename Cond > aYX'&k `  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?-p aM5Q+  
} ; u+I3VK_)  
[aUT #  
T7X2$ '  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %}MM+1eu  
最后,是那个do_ )O'<jwp$  
f;6d/?=~  
=?x=CEW  
class do_while_invoker \M^4DdAy  
  { Q |r1.  
public : TuR?r`P%  
template < typename Actor > FC .-u"V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OF}_RGKg3  
  { TW? MS em  
  return do_while_actor < Actor > (act); )W3l{T(  
} a];i4lt(c  
} do_; vUExS Z^  
O\{_)L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zL}DLfy>R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q&x#S_!  
最后来说说怎么处理break和continue "lAS <dq  
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。 WWs>@lCK  
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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