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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r.)n>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !RJ@;S  
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, Foq3==*p  
`XF[A8@h  
XR",.3LD  
Pfs_tu  
  class filler ,R=!ts[qi  
  { MgP|'H3\  
public : B^9C}QB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Sm[#L`eqW  
} ; hqeknTGsIn  
(}F@0WYT^O  
SN)Czi#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: GTOA>RB2  
N5)H(<}  
AAfhh5i  
gK~Z Ch  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n3?P8m$  
2Bi]t%<{  
i-w<5pGnf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mvH}G8  
y~*B%KnEQy  
^5MM<73  
Z:^<NdKe  
二. 战前分析 _3W .:  
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。 EwcFxLa!F  
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 _S[@?]=`b  
NI"Zocp  
o~Hq&C"^}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (]sm9PO  
  /* --------------------------------------------- */ *0oa2fz%  
vector < int *> vp( 10 ); *DcIC]ao[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AHr^G'  
/* --------------------------------------------- */ hgYFR6VH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `6-flc0r  
/* --------------------------------------------- */ BO}IN#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OqsuuE  
  /* --------------------------------------------- */ Q`K^>L1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -hfDf{QN  
/* --------------------------------------------- */ GR(m+%Vw!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %{'[S0@Z  
tYMr  
OLF6["0Rn  
#k<l5x`  
看了之后,我们可以思考一些问题: {R(/Usg!=  
1._1, _2是什么? m!zv t  
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。 Jv 5l   
2._1 = 1是在做什么? aPe*@py3T  
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。 f-^*p  
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。 iuqJPW^}  
>r)UDa+  
_s-X5 xU  
三. 动工 Y,mo}X<>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OWz{WV.  
p\I3fI0i  
U(+QrC:  
_ \+0e:Ae  
template < typename T > ?mV2|;  
class assignment OWfB8*4@  
  { 9*JxP%8T~X  
T value; fFC9:9<  
public : aiX4;'$x!  
assignment( const T & v) : value(v) {} f dJg7r*  
template < typename T2 > 08@4u L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } - A}$5/  
} ; Yrf?|,  
rv)Eg53Q  
\{rhHb\|h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W@GU;Nr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .0>bnw  
W|;`R{<I%  
oT:w GBW  
1IgTJ" \  
  class holder CNj |vYj  
  { F*z>B >{)  
public : 8DD1wK\U~  
template < typename T > #6y fIvap  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {?w *n_T.  
  { 9JMf T]  
  return assignment < T > (t); * XDe:A  
} i+Ne.h  
} ; q}'<[Wg  
@w%kOX  
&9Z@P[f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +yr~UP_ }  
D}{]5R  
  static holder _1; bA6^R If?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dqU)(T=C  
a{;+_J3S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !}`[s2ji  
而不用手动写一个函数对象。 Ss{5'SF)$c  
]9<H[5>$R  
!#5y%Bf  
\'w.<)(GI  
四. 问题分析 w4^ $@GtN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^eV  K.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }f{5-iwD}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4*n1Xu 7^x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B'B0e`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >)[W7h  
3<Z@!ft8  
五. 问题1:一致性 0aGauG[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| HWL? doM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0|hOoO]?q&  
ca,JQrm  
struct holder -)"\?+T  
  { GAR6nJCz  
  // IAmMO[9H  
  template < typename T > RT%{M1tkS  
T &   operator ()( const T & r) const isnpSN"z  
  { C{-Dv-<A>  
  return (T & )r; h^."wv  
} 8BY`~TZO$q  
} ; E9.1~ )  
|e+r~).4B  
这样的话assignment也必须相应改动: T/%k1Hsa4H  
kDiR2K&  
template < typename Left, typename Right > sBxCi~  
class assignment k9y/.Mu  
  { >FFp"%%  
Left l; {j[*:l0Ui  
Right r; 1 j|XC  
public : z`J-J*R>d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A6;[r #C  
template < typename T2 > ]3U|K .G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  pXNH  
} ; aO:A pOAO  
xy)W_~Mk  
同时,holder的operator=也需要改动: +miL naO~L  
'7]9q#{su  
template < typename T > 5"x1Pln  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >G0ihhVt  
  { 1 !.P H   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I=E\=UTG,5  
} ;$r!eFY;  
^sJp!hi4=)  
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。 U|+`Eth8(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ccW{88II7w  
li`  
return l(rhs) = r; p2GN93,u@P  
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~\[P4m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #KLW&A  
qm=9!jqC;  
template < typename Tp > > LU !Z  
class constant_t rG B*a8  
  { .KYDYdoS'  
  const Tp t; ^'vWv C  
public : :bP <H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SwH#=hg  
template < typename T > H[/^&1P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >BMtR0  
  { ~c=*Y=)LG  
  return t; b Olb  
} rN~V^k  
} ; ~VF?T~Kr_  
)d5mZE!3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *u34~v16,  
下面就可以修改holder的operator=了 4Gh%PUV#  
51>OwEf<R  
template < typename T > ,v*\2oG3^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m`,h nDp  
  { ?l 0WuU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Nu; 9  
} cl'qw##  
0te[i*G  
同时也要修改assignment的operator() yA<\?Ps  
I]~UOl  
template < typename T2 > i:^ 8zW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Eo{js?1G_  
现在代码看起来就很一致了。 J s,.$t  
`b5pa`\4  
六. 问题2:链式操作 a3_pF~Qx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G7HvA46  
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。 $I3}% '`+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s.!gsCQme  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 M`G#cEc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wo) lkovd  
\/ /{\d  
template < typename T > Znh<r[p<  
struct result_1 #|}EPD9$  
  { PkdL] !:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \z=!It]f.  
} ; ,NU`aG-  
OWHHN<  
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: R?kyJ4S  
l9$"zEC  
template < typename T > [Kanj/  
struct   ref oSs~*mf  
  {  !*-|s}e  
typedef T & reference; T C._kAm  
} ; meyO=>  
template < typename T > I6 Q{ Axy  
struct   ref < T &> Qnv)\M1  
  { nA#dXckoc  
typedef T & reference; :\G`}_db'  
} ; xR5zm %\  
"[\TL#/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?xCWg.#l4V  
#6Fc-ysk:  
template < typename T > 140_WV?7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,y*|f0&"~  
  { D3;#:  
  return l(t) = r(t); DqBiBH[%h  
} mp>Ne6\Tu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 V0F&a~Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~fF;GtP  
iXuSFman  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H}}C>p"!,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7a<:\F}E0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w:[\G%yQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FO xZkU\e=  
最后的布局是: l>jNBxB|/A  
                Add 4Y}{?]>pu  
              /   \ Z[zRZ2'i5  
            Divide   5 >iI-Cs7TD  
            /   \ #?RT$L>n  
          _1     3 hxuc4C\J  
似乎一切都解决了?不。 :pgpE0  
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。 &qae+p?  
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。 .0'FW!;FV  
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: &^^V*O  
O/PO?>@-/  
template < typename Right > 6^"Spf]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `-82u :"  
Right & rt) const J0 x)NnWJ  
  { Meo. V|1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /~;om\7r  
} D1 f}g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w|8T6W|w  
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。 jB%aHUF;  
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。 - 1tiy.^$F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 L+2<J,   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ex$i8fO(  
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? o) ,1R:  
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: jZ>x5 W  
F>[T)t{m=  
template < class Action > AqucP@  
class picker : public Action F>s5<pKAX  
  { Fhk`qh'i  
public : qO}Q4a+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9._owKj  
  // all the operator overloaded J'Y;j^  
} ; !juh}q&}|  
<K zEn+  
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。 , FD RU  
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: q jmlwVw  
*VgiJ  
template < typename Right > =' <789wT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q6rvTV'vv  
  { R*r;`x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @pO2A6 Ks  
} wOs t).  
I7e.p m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .FpeVjR''  
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。 ?I332,,q  
T43Jgk,  
template < typename T >   struct picker_maker GEUC<bL+  
  { S<UWv@`U"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0;2"X [e  
} ; z6;6 o!ej  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aV`_@F-8  
  { }*s`R;B|,  
typedef picker < T > result;  6>&h9@  
} ; #l#8-m8g)  
K:(E"d;  
下面总的结构就有了: $bsD'Io  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S>V+IKW;(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 QSSA)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T?HW=v_a  
至此链式操作完美实现。 }YCpd)@  
2$s2u;  
=C 7WQ  
七. 问题3 LeaJ).Maw  
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。 FDCc?>,o  
4Be'w`Q {  
template < typename T1, typename T2 > `R6dnbH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R]<N";-  
  { jiqE^j3;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H?_>wQj&  
} sFV&e->AN\  
x ?24oO  
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: 1U6 z2i+y  
_kXq0~  
template < typename T1, typename T2 > ~kFL[Asnaf  
struct result_2 !\5w<*p8  
  { v8f1o$R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _=-B%m  
} ; WJj5dqatV  
R,dbq4xkl  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9wbj}tN\z  
这个差事就留给了holder自己。 TQ5*z,CkS  
    M`) /^S9  
a]nK!;>$  
template < int Order > 1Y'NG<d _  
class holder; H5>?{(m  
template <> a&RH_LjM  
class holder < 1 > )9i$ 1"a(  
  { #g=  
public : z}w7X6&e  
template < typename T > .bY R  
  struct result_1 `IV7\}I|  
  { R9\ )a2  
  typedef T & result; )k.}>0K |  
} ; 5XoM)  
template < typename T1, typename T2 > h?'~/@  
  struct result_2 'e/wjV  
  { @L$!hTaP  
  typedef T1 & result; dVe,;?+A  
} ;  G& m~W  
template < typename T > je8 5G`{DC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l}SHR|7<  
  { o3YW(%cYR  
  return (T & )r; C?j:+  
} @2g <d  
template < typename T1, typename T2 > hjD%=Ri0Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gVNoC-n)  
  { F.),|t$\  
  return (T1 & )r1; s@IgaF {  
} }`.d4mm  
} ; Xz`0nU  
vb6kr?-i*  
template <> i&YWutG  
class holder < 2 > l"-Z#[  
  { o$Ju\(Y$<+  
public : 6=:s3I^  
template < typename T > `I.pwst8i-  
  struct result_1 @;\0cE n>  
  { Q_>W!)p Gz  
  typedef T & result; R,ZG?/#uM9  
} ; MX iQWg$  
template < typename T1, typename T2 > ;SIWWuk  
  struct result_2 |j~l%d*<w  
  { 9l(T>B2a  
  typedef T2 & result; vUCmm<y  
} ; ;5DDV6  
template < typename T > \PWH( E9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;y_]w6|n  
  { S5V:HRj{?  
  return (T & )r; "hi03k  
} %=!] 1  
template < typename T1, typename T2 > u'nQC*iJb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $,P:B%]  
  { J$5Vjh'aM  
  return (T2 & )r2; =f!clhO  
} YjH~8==  
} ; Ol~M BQs  
#_{Q&QUk  
}R11G9N.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 H@1}_d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /3&MUB*z&y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Re&"Q8I.8  
[Q+k2J_h  
return l(i, j) = r(i, j); L7hRFf-o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G[1\5dK*uR  
?}uuTNLl)  
  return ( int & )i; h aApw(.%  
  return ( int & )j; yzv"sd[8N  
最后执行i = j; f}J(nz>Sh  
可见,参数被正确的选择了。 FgL892[  
7i!VgV  
!I.}[9N  
L$BV`JWPw  
"Kdn`zN{  
八. 中期总结 G;$; $gM  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'qvj[lpGr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z_N";Rn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,yA[XAz~U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S*$?~4{R  
{`G d  
5VJe6i9;  
=J4|"z:  
1X&.po  
BM`6<Z"3q  
九. 简化 0Ni{UV? k  
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。 8xg^="OJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vFB^h1k~.M  
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: "?.#z]']  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 px "H  
  +-*/&|^等 r *]pL<  
2. 返回引用。 6y~F'/ww  
  =,各种复合赋值等 Lm=;Y6'`N  
3. 返回固定类型。 Xh>($ U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !Av9 ?Q:  
4. 原样返回。 X.#)CB0c1Q  
  operator, g (WP  
5. 返回解引用的类型。 H#DvCw  
  operator*(单目)  -X71JU  
6. 返回地址。 "J`&"_CyZ  
  operator&(单目) XS">`9o!  
7. 下表访问返回类型。 kQ}n~Hn  
  operator[] !7 dct#4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o]Rlivahm  
  operator<<和operator>> +)iMJ]>  
Vh;zV Y  
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。 P0jr>j@^-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X 3$ W60Q  
QCF'/G  
template < typename Left > `om+p?j  
struct value_return ylKK!vRHT  
  { -(8I?{"4i  
template < typename T > $KO2+^%y  
  struct result_1 *q*3SP/  
  { ||_hET  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6JDHwV  
} ; IB/3=4n^|  
g4$(%]  
template < typename T1, typename T2 > cKe%P|8  
  struct result_2 Aw |;C  
  { GWnIy6TH l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xi=ApwNj  
} ; lUm(iYv;H  
} ; Sw\*$g]  
*h!fqT%9  
(~=.[Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,vJt!}}  
6<._^hyq  
下面我们来剥离functor中的operator() lmvp,BzC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4VWk/HK-!  
2T~cOH;T  
return l(t) op r(t) <+i(CGw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q8v[u_(yD  
return op l(t) <Kd(fFe  
return op l(t1, t2) -n|bi cP  
return l(t) op 8Xot ly  
return l(t1, t2) op cqS :Zq  
return l(t)[r(t)] G<;~nAo?f0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4wl1hp>,  
Cbw *? 9d  
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: E-bswUVaEE  
单目: return f(l(t), r(t)); /kW Z 8Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m+kP"]v  
双目: return f(l(t)); $YL9 vJV  
return f(l(t1, t2));  Y'iX   
下面就是f的实现,以operator/为例 {ez $kz  
K4c:k; V  
struct meta_divide K,E/.Qe\C  
  { ;b$P*dSG}  
template < typename T1, typename T2 > ti\ ${C3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I`kfe`_  
  { t]yxLl\  
  return t1 / t2; :Ha/^cC/3  
} Rh!UbEPjC  
} ; v= 55{  
U0~_'&Fe  
这个工作可以让宏来做: -/yqiC-yx  
l!mbpFt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ys"wG B>  
template < typename T1, typename T2 > \ ToXWFX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F"@%7xy  
以后可以直接用 Dyo v}y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e~o!Qm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WRh5v8Wz0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +)Z]<O  
LW %AZkAx  
D'"  T'@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 TlqHj  
oxwbq=a6yV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BQ@7^E[  
class unary_op : public Rettype @IT[-d  
  { #@XBHJD\#  
    Left l; _Cmmx`ln  
public : yk+ 50/L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D -}>28  
<Vat@e  
template < typename T > wu41Mz7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3<0b_b  
      { KII{GDR]  
      return FuncType::execute(l(t)); ,6)N.  
    } H|9t5   
7#V7D6j1  
    template < typename T1, typename T2 > U( YAI%O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LCF}Y{  
      { X\}l" ]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E C?}iP  
    } <I+kB^Er  
} ; "F F$Q#)  
X+hHEkJ  
+C( -f  
同样还可以申明一个binary_op 5ut| eD`3  
]33!obM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5cSiV7#Y:  
class binary_op : public Rettype LC%o coc  
  { Z}W{ iD{  
    Left l;  5NU{y+  
Right r; &Mh.PzO=b  
public : ' \JE>#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xc^@"  
c[dSO(=  
template < typename T > Y },E3<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z7K{ ,y  
      { |'^s3i&w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l|CM/(99-  
    } 4TtC~#D:  
q_MN  
    template < typename T1, typename T2 > |OeyPD#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQ2GcX(E(  
      { 1w,_D.1'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %hB-$nE  
    } >m%_`68  
} ; M2$/x`\-~  
-y`Pm8  
MxTJgY  
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 v%tjZ5x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }:m#}s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Mz@{_*2   
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。 7?.uAiM'zT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <)qa{,GX\  
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。。。 7 N}@zPAZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HqGI.  
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) lhUGo =  
下面是修改过的unary_op ,@*5x'auK  
qe]D4K8`Q3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TTf j 5  
class unary_op w,%"+ tY_  
  { X3:1KDVsV  
Left l; rZKh}E  
  &3vm @  
public : "x$@^  
d59rq<yI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l\_!oa~  
Np\NStx2  
template < typename T > #2=l\y-#  
  struct result_1 :ez76oGyc  
  { +3,7 Apj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 01(U)F\  
} ; vJE=H9E  
\VPw3  
template < typename T1, typename T2 > pH~\~  
  struct result_2 Q Xd`P4a  
  { 1wgL^Qz@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /_{-~0Z=@B  
} ; l;-2hZ  
:3F[!y3b  
template < typename T1, typename T2 > tP_.-//  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?e%*q^~Cu  
  { ("`"?G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %_ew{ff|  
} {-)^?Zb @  
|s /)lA:9  
template < typename T > <Zva  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "8Dm7)nB  
  { k$=L&id  
  return OpClass::execute(lt(t)); uQG|r)  
} NSVE3  
x(?Rm,  
} ; 65Z}Hf  
8P ]nO+  
UDHOcb  
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 VjM/'V5  
好啦,现在才真正完美了。 k7uX!}  
现在在picker里面就可以这么添加了: p,=IL_  
#x 6/"Y2  
template < typename Right > oVK?lQ~y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E}Cz(5  
  { s<*+=aIfu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !S~)U{SSK  
} ",apO  
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。 F=5+JjrX  
gpq ,rOIK  
5$ How!  
1<:5b%^c  
JbEEI(Q>g  
十. bind X$<pt,}%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =lv(  
先来分析一下一段例子 P%B|HnG^  
1G A.c:  
^5Y<evjm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )P? 0YC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _)@G,E33f@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [ `|t(E'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  Z/Wf  
我们来写个简单的。 TFldYKd/l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `D3q!e  
对于函数对象类的版本: 5X8 i=M;  
N9ipwr'P  
template < typename Func > ,&Zp^  
struct functor_trait i=5!taxu}E  
  { ,or;8aYc#  
typedef typename Func::result_type result_type; _G`Q2hf"5  
} ; Vuy%7H  
对于无参数函数的版本: +%<kcc3  
&R/-~w5  
template < typename Ret > _e8Gt6>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `C7pM  
  { 7E* 0;sA#  
typedef Ret result_type; f7zB_hVDmE  
} ; Vh01y f  
对于单参数函数的版本: Z$i?p;HnW  
,nog6\  
template < typename Ret, typename V1 > )a!f")@uz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &'neOf/~  
  { /g0' +DP  
typedef Ret result_type; N) jNvzm  
} ; J*ofa>  
对于双参数函数的版本: O*2{V]Y @  
'?90e4x3/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .: wg@Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BGNZE{K4"  
  { eVj 8u  
typedef Ret result_type; ^^V+0 l  
} ; &~<i" W  
等等。。。 dr8Q>(ZY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aR)UHxvX  
mE+=H]`.p  
template < typename Func > e\#aQ1?"  
struct func_return $v8T%'p+  
  { .|:(VG$MfI  
template < typename T > b;`MHEzw&q  
  struct result_1 ko{&~   
  { zzC{I@b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %YuFw|wO  
} ; 17:7w  
Vs>e"czfm/  
template < typename T1, typename T2 > Qm[ )[M  
  struct result_2 @Rd`/S@  
  { o`~,+6] D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I_c?Ky8J_|  
} ; #pD=TMefC  
} ; %Zeb#//Jz  
3ug>,1:6-  
:p1_ij]ND  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?U:c\TA,m  
80U(q/H%9  
template < typename Func, typename aPicker > (^ J2(  
class binder_1 47 &p*=  
  { 43`Atw`\  
Func fn; M VE:JNm  
aPicker pk; t,5AoK/NL9  
public : BgsU:eKe  
(>\4%(pnD  
template < typename T > w\JTMS$  
  struct result_1 9WL$3z'*  
  { {o %OG/!1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EP{ji"/7[  
} ; [Z[ p@Ux  
C7l4X8\w  
template < typename T1, typename T2 > Q-e(>=Gv_  
  struct result_2 ,_'Z Jlx  
  { O V^?cA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s8*Q@0  
} ; 1mv8[^pF  
S2V+%Z _J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @i>4k  
}vX 1@n7T6  
template < typename T > .V{y9e+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .|LY /q\A  
  { Vpxsg CS  
  return fn(pk(t)); g0s *4E  
} kznm$2 b  
template < typename T1, typename T2 > )%I62<N,z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kybDw{(}gc  
  { 7!g4`@!5M  
  return fn(pk(t1, t2)); h(FFG%H(  
} J'yiVneMw  
} ; 'DB'lP  
dJ7!je1N*  
Hy2~D:34  
一目了然不是么? BKfoeN)%  
最后实现bind !F)BTB7{<  
K1*V\WRW5  
j>O!|V  
template < typename Func, typename aPicker > oazy%n(KZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q} p (p( N  
  { Y-P?t+l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g-2(W   
} l\&Tw[O  
*qw//W   
2个以上参数的bind可以同理实现。 ByW,YKMy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u [LsH  
hODq& 9!  
十一. phoenix Ft 2u&Rtx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *|.-y->  
'zx1kq1  
for_each(v.begin(), v.end(), hWiBLip,z  
( iR{*X E   
do_ 6$\'dkufQ  
[ VuA)Ye  
  cout << _1 <<   " , " pa6-3c  
] +r 8/\'u-  
.while_( -- _1), , n47.S  
cout << var( " \n " ) j%Z%_{6Ds*  
)  pytF K)U  
); h$a% PaVf  
oGqbk x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G>j4b}e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -i"?2gK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HpR(DG) ?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1zJ)x?  
76 RFu@k  
nQ^ c{Bm:  
template < typename Cond, typename Actor > (b;*8  
class do_while 6%fF6  
  { &265 B_'D  
Cond cd; I@o42%w2  
Actor act; iCh,7I,m  
public : Ce!xa\  
template < typename T > q;=!=aRg  
  struct result_1 cP`[/5R  
  { Gq9pJ  
  typedef int result_type; NaYr$`  
} ; *_!}g ]  
-)$5[jM]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S[I-Z_S  
ctu`FQ  
template < typename T > 0XUWK@)P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Y]4PT#EE  
  { O}mz@- Z  
  do 8)51p+a  
    { <5:`tC2  
  act(t); @;ob 4sU  
  } ]U)Yg  
  while (cd(t)); $I:&5o i  
  return   0 ; E e 15Y$1  
} Z@ QJ5F1y  
} ; CH+mzy  
x{#W84  
XX[CTh?O%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #/LU@+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #jd&f,Tt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8(|lP58~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `T(T]^C98  
下面就是产生这个functor的类: :XaBCF*  
VFLW @  
\ICc?8oL  
template < typename Actor > y;xY74Nq  
class do_while_actor 8\B]!  
  { Gx/kel[Y}  
Actor act; mq6TwM  
public :  y)GH=@b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y,cz;2  
s?~lMm' !  
template < typename Cond > ]x:>!y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W~qVZ(G*U  
} ; Ic')L*i7O  
9L9qLF5 t  
g8L{xwx<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1%`Nu ]D  
最后,是那个do_  G%5ZG$as  
lXOT>$qR<  
qEajT"?  
class do_while_invoker ~x6<A\  
  { "#G`F  
public : -cP7`.a  
template < typename Actor > crl"Ec  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $i]G'fj  
  { ;\(X;kQi  
  return do_while_actor < Actor > (act); Td,s"p>Vq  
} iWp 6^g  
} do_; 28x:]5=jb  
Y=\:fa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N977F$B o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "xV0$%  
最后来说说怎么处理break和continue Y4Y~e p  
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。 Nn='9s9F?}  
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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