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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *~ IHVU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZKrK >X  
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, @,1_CqV  
%T>@Ldt  
&iw,||#  
HdtGyh6X0  
  class filler l(rm0_  
  { j[i*;0) |  
public : p5E okh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !yj1X Ar  
} ;  ij:a+T  
@C@9Tw2Y  
QyL]-zNg  
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: oy jkk  
vkJyD/;=  
`:7r5}(^  
W=A0+t%XC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Tv7W)?3h  
|DW^bv  
BMO,eQcB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jt}oq%Bf  
SujEF` "  
VtzZ1/J E  
&TRKd)wd  
二. 战前分析 aWimg6q  
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。 |-vyhr 0  
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 'fK=;mM  
1J1Jp|j.  
*A!M0TK?i,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A4(L47^  
  /* --------------------------------------------- */ r6\g #}  
vector < int *> vp( 10 ); DZL(G [  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i 7T#WfF  
/* --------------------------------------------- */ :tO?+1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !]s=9(O  
/* --------------------------------------------- */ <<S4l~"o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cd,'37pZ  
  /* --------------------------------------------- */ cHr]{@7Cs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ='D%c^;O8'  
/* --------------------------------------------- */ bE% Hm!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'X+aYF }Ye  
>CKa?N;  
5K9W5hA:D  
(9( xJ)  
看了之后,我们可以思考一些问题: SE(<(w  
1._1, _2是什么? *IbDA  
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。 Y<POdbg  
2._1 = 1是在做什么? z5({A2q  
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。 hoBFC1  
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。 l+6@,TY1U  
4d@0v n{  
M6MxY\uM  
三. 动工 mQ}\ptdfV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Eyf17  
74 ptd,  
0P$19T N  
XdIno}pN  
template < typename T > `m1stK(PO  
class assignment {=I,+[(  
  { RgFpc*.T  
T value; "fNv(> -7s  
public : n5xG4.#G  
assignment( const T & v) : value(v) {} anz7ae&P'K  
template < typename T2 > `::j\3B&Y-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Us "G X_  
} ; JYjc^m  
H4v%$R;K  
o+OX^F0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *tZ3?X[b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UE_>@_T  
BSy4 d>  
:W&kl UU"  
GPAC0K^p  
  class holder H"pYj  
  { }T902RL0  
public : "o;%em*Bc  
template < typename T > J.2BBy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Yy[=E\z  
  { oIE(`l0l  
  return assignment < T > (t); y'f-4E<  
} }1CO>a<  
} ; /-<]v3J  
1:cq\Y  
Zq1> M'V;  
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: ,9=P=JH  
=fBr2%qK  
  static holder _1; G@ybx[_[@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  KYccjX  
b2F1^]p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 25, [<Ao  
而不用手动写一个函数对象。 ;ACeY  
O{]}{Ss  
4b yh,t  
)}w-;HX  
四. 问题分析 h*P0;V`UX  
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。 +f]I7e:qp  
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。 ]6=opvm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +W>tdxOh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aM[fag$c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &U.y):  
H-5f!>)  
五. 问题1:一致性 e!i.u'z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =|-xj h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,aWfGh#$  
nYRD>S?uz  
struct holder Pd  6  
  { *=E4|>Ul,  
  // I GcR5/3  
  template < typename T > S9/\L6Rmf  
T &   operator ()( const T & r) const [MC}zd'/  
  { 8^-g yx'  
  return (T & )r; Z.>?Dt  
} !})3Fb  
} ; 5U<o%+^El  
q|D*H9[ke  
这样的话assignment也必须相应改动: ;NJM3g0I  
wAb_fU&*  
template < typename Left, typename Right > y7*^H  
class assignment BYS>"  
  { hW c M.  
Left l; MT&q~jx*  
Right r; \v9<L'NP)  
public : e8]mdU{)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H~*[v"  
template < typename T2 > &P8Q|A-u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x2f_>tu2  
} ; T?5F0WKi  
`+r5I5  
同时,holder的operator=也需要改动: IZ4jFgpR  
+n`^W(  
template < typename T > yFP#z5G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const inGH'nl_  
  { ~u-`L+G"6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tQ?}x#J  
} e''Wm.>g(+  
gwF@'Uu  
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。 @1[LD[<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9=~jKl%\vJ  
)=D9L  
return l(rhs) = r; 7 ~ Bo*UM  
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。 lu.2ZQE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ki@8  
X4*/h$48 w  
template < typename Tp > C[$<7Mi|;  
class constant_t Nb{oH+$b  
  { qm}7w3I^  
  const Tp t; 1-gX=8]]  
public : C{S6Ri  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ma* 9O |v^  
template < typename T > z#*GPA8Em:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kQBVx8Uq]  
  { 1r w>gR  
  return t; %s)E}cGH  
} ~GY;{  
} ; @49^WY  
9k"nx ,"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _H3cqD  
下面就可以修改holder的operator=了 -)<Nd:A  
%BHq2~J  
template < typename T > h; unbz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CGg6nCB  
  { pV-.r-P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ri-wbYFaP  
} ? 8!N{NV  
->#7_W  
同时也要修改assignment的operator() @o^sp|k !  
AU$5"kBE  
template < typename T2 > %I=J8$B]f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 42Ffx?Qmv  
现在代码看起来就很一致了。 {5z?5i ?D  
KJkcmF}Q  
六. 问题2:链式操作 "Ii!)n,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {S&&X&A`v  
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。 i\eykYc,  
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。 XAFTLNV>  
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。 n<$I,IRE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %E!0,y,:  
fu&]t8MJC  
template < typename T > G`W+m*[U+M  
struct result_1 vA{[F7  
  { Wl2>U(lj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [E/3&3  
} ; Mo<p+*8u:  
%`\{Nx k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: nz&JG~Qfm  
J/*[wj  
template < typename T > e O}mZN  
struct   ref &\K#UVDyhh  
  { ~5#7i_%@E}  
typedef T & reference; J\0YL\jw1K  
} ; y@z #Jw<  
template < typename T > ^b.J z}  
struct   ref < T &> \5l}5<|  
  { \ a<Ye T  
typedef T & reference; ?d%}K76V<  
} ; ixkg,  
0nd<6S+fs  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MLb\:Ihy  
G j:|  
template < typename T > A,/S/_Q=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P$QfcJq&c*  
  { 3WVHI$A9  
  return l(t) = r(t); X[[=YCi0  
} m1hf[cg  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *\>2DUu\`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }bTMeCgI  
,5*4%*n\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 j?(QieBH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fe$WR~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *dl@)~i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f<'C<xnf  
最后的布局是: G7<X l}  
                Add Tk:y>P!%a  
              /   \ .PxM #;i2  
            Divide   5 _ Owz%  
            /   \ nNKL{Hp  
          _1     3 L$Q+R'  
似乎一切都解决了?不。 1&<@(S<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 VQ; =-95P  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xz@>sY>Jc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "8I4]'  
l]Sui_+ZU  
template < typename Right > 8K/lpqw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D. e*IP1R  
Right & rt) const ZjK~s)RC  
  { 90!Ib~7zH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +A3 H#'  
} .,,73"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U8mu<)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8FITcK^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A0ToX) |C  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 BSY#xe V  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m @%|Q;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wMoAvA_oS  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @!da1jN  
+9J>'oe'D  
template < class Action > on\\;V_/Q  
class picker : public Action >R<fm  
  { [C6?:'}FA  
public : %r"GL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9vu8koL  
  // all the operator overloaded '3Ie0QO]"%  
} ; s$_#T  
K36B9<F  
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。 g]#Wve  
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: _;{-w%Vf  
qg/5m;U  
template < typename Right > gib]#n1!p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const / ["T#`  
  { ^d*>P|n*@e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M)7enp) F.  
} V]}b3Y!(  
Vvj]2V3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;GS JnV  
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。 *&]l  
2LU'C,o?  
template < typename T >   struct picker_maker cIp h$@  
  { i`$rzXcS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )QD}R36Ic  
} ; `9l\ ~t(M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pS;dvZ  
  { D.b<I79bX  
typedef picker < T > result; val<N293L>  
} ; (T01hR&  
j+hoj2(  
下面总的结构就有了: v"+EBfx  
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。 (&,R1dLo  
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。 v_0!uT5~NE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KoJG! Rm  
至此链式操作完美实现。 r `dU (T!  
Tt|6N*b'  
* U4:K@y  
七. 问题3 o=QF>\ \  
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。 *lAdS]I  
!%r`'|9y  
template < typename T1, typename T2 > Rjl__90  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :F=nb+HZ  
  { `WS_*fJ5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2\de |'  
} ~*Qpv&y)  
m 9@n  
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: 1 7oxD  
($> 0&w  
template < typename T1, typename T2 > ;7k7/f:  
struct result_2 >>zoG3H!  
  { KCE-6T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @/L. BfTz  
} ; |$2N$6\SP  
J *?_SnZ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Vz]=J;`Mz  
这个差事就留给了holder自己。 C:MGi7f  
    x~^I/$  
|81N/]EER  
template < int Order > 6~W E#z_  
class holder; o q)"1  
template <> V&v~kzLr+  
class holder < 1 > T(^8ki  
  { gq3OCA!cX  
public : GuvF   
template < typename T >  a|uZJ*  
  struct result_1 f"N3;,Oc  
  { {PtTPz  
  typedef T & result; 8{ %9%{  
} ; L"%eQHEC&  
template < typename T1, typename T2 > z 5+]Z a~  
  struct result_2 +lJ]-U|P  
  { 8T )ELhTj  
  typedef T1 & result; JSK5x(GlH  
} ; -U[`pUY?f  
template < typename T > Fjt,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P%HyIODS  
  { %nf=[f  
  return (T & )r; g8A{aHb1}  
} q.Z#7~6`3  
template < typename T1, typename T2 > v=1S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i!x5T%x_  
  { @|%ICG c  
  return (T1 & )r1; eh4"_t  
} S@NhEc  
} ; M|e n>P  
(Gc`3jJ  
template <> l zPS RT  
class holder < 2 > luk2fi<$  
  { 1e&b;l'*=  
public : ![ID0}MjJ  
template < typename T > -Bv1}xf=6  
  struct result_1 dt&Lwf/  
  { l(\8c><m  
  typedef T & result; =2]rA  
} ; VQjFEJ  
template < typename T1, typename T2 > 1";e'? ^x  
  struct result_2 X3iRR{< @  
  { Ds,"E#?  
  typedef T2 & result; i}F;fWZ`  
} ; 6@;L$QYY-V  
template < typename T > _|wY[YJ[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x~Ly$A2p  
  { Z)T@`B6  
  return (T & )r; ?V:]u 3  
} [3sxzU!t~  
template < typename T1, typename T2 > Y_>-p(IH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~V"cLTj"  
  { C| IQM4  
  return (T2 & )r2; Qwo9>ClC  
} wDMB  
} ; 4m[C-NB!g  
cW\Y?x   
Yk@s"qm3  
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> >。 c0Ro3j\p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q=% C (  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y1aF._Z  
`=$jc4@J  
return l(i, j) = r(i, j); Z6([/n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wp*&&0O!  
( WtE`f;Q  
  return ( int & )i; _6S b.9m  
  return ( int & )j; >c\v&k>6.  
最后执行i = j; )F#<)Evw  
可见,参数被正确的选择了。 $]U5  
]op^dW1;0_  
bo!]  
r]O@HVbt$  
E(3+o\w  
八. 中期总结 &G|jzXE  
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: YEPG[W<kg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2{]S_. zV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `NWgETf^#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IL2Gsj)M  
QDgEJ%U-  
QD;f~fZ  
(6#yw`\  
H0b6ZA%n  
ivUsMhx>S,  
九. 简化 !0csNg!  
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。 K9O,7h:x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FDd>(!>  
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: E<#4G9O<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9H, &nET  
  +-*/&|^等 &G@-yQ  
2. 返回引用。 KgTGxCH  
  =,各种复合赋值等 kl3S~gE4@  
3. 返回固定类型。 MLD>"W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "kBqY+:Cn  
4. 原样返回。 P2Qyz}!wo  
  operator, r {B,uj"  
5. 返回解引用的类型。 0.BUfuuh  
  operator*(单目)  2H K  
6. 返回地址。 kGuk -P  
  operator&(单目) $sL|'ZMbS  
7. 下表访问返回类型。 q>|[JJ*6_N  
  operator[] & A9A#It  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #C,f/PXfaB  
  operator<<和operator>> bu"68A;>  
#u<o EDQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 51ajE2+X&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U_}A{bFG  
sAD P~xvU  
template < typename Left > ADv"_bB:h  
struct value_return Oz#EGjz  
  { _[{:!?-?  
template < typename T > ,7fc41O3V  
  struct result_1 '=K of1  
  { C/CfjRzd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #?$'nya*u  
} ; <` p75B  
APtselC  
template < typename T1, typename T2 > 7tfivIj)e  
  struct result_2 ,y8I)+  
  { <jRFN&"h}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6mF{ImbRbS  
} ; {r].SrW9s9  
} ; #[U 9(44,  
fr'huvc  
Hr<C2p^a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -wf RR>)d  
io9xI3{  
下面我们来剥离functor中的operator() l\=-+'Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NHFEr  
Bd[L6J)  
return l(t) op r(t) a:-)+sgHw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aZawBU.:  
return op l(t) ANFg]g.Az  
return op l(t1, t2) .?i-rTF:  
return l(t) op C'8!cPFVv  
return l(t1, t2) op EOBs}M;  
return l(t)[r(t)] jI{~s]Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RhV:Z3f`6  
&G pA1  
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: znQ'm^h  
单目: return f(l(t), r(t)); Q9yGQu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =~\]3g  
双目: return f(l(t)); Xb<DpBrk  
return f(l(t1, t2)); I NPYJ#%  
下面就是f的实现,以operator/为例 \=w'HZH#+  
4j=<p@  
struct meta_divide V{T{0b" \U  
  { h"PS-]:CD  
template < typename T1, typename T2 > S7UZGGjTk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ib(>vp$V  
  { SvX=isu!.  
  return t1 / t2; oTF^<I-C  
} TDAWI_83-  
} ; .B 85!lCF  
P>{US1t  
这个工作可以让宏来做: 42V,PH6o  
X/E7o92\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z@uTkqG)  
template < typename T1, typename T2 > \ %qS]NC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bSrRsgKvT  
以后可以直接用 w\o)bn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) + %MO7vL  
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 (Pk"NEP   
(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。。。) Ue{vg$5||  
Sg.+`xww3  
}x kLD!  
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 ?~aZ#%*i8  
$Wr\ [P:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tLD~  
class unary_op : public Rettype 1jH7<%y  
  { 6WE&((r ^  
    Left l; ^s^ JzFw  
public : @,x_i8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6%gB E  
}A4nJ>`tq  
template < typename T > i\=z'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x7P([^i  
      { Sc1+(z  
      return FuncType::execute(l(t)); > $w^%I  
    } Q;$ 9qOF  
W NwJM  
    template < typename T1, typename T2 > s;fVnaqG:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f {y]  
      { /OQK/ t63  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :vc[/<  
    } <i_> y~v`  
} ; x],8yR)R  
dSOlD/c  
6X@mPj[/  
同样还可以申明一个binary_op 10C 2=  
;YK!EMM4!h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Aautih@LX  
class binary_op : public Rettype gEZwW]r-  
  { NXzU0  
    Left l; ?xtt7*'D  
Right r; kAZC"qM%i  
public : CY*ngi&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EKZ$Q4YE  
s<A*[  
template < typename T > Q~fwWp-J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yv)Bj  
      { yWj9EHQU[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5/& 1Oxo  
    } `%-4>jI9-  
X^zYQ6t  
    template < typename T1, typename T2 > g3|BE2?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #*!+b  
      { Vh"MKJ'R^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9o-!ecx}  
    } kWB, ;7  
} ; Ya}T2VX  
3g4e' ]t  
NH'1rt(w  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Eo%UuSi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +yzcx3<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \'n$&PFe  
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。 X'cf&>h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r%0pQEl  
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。。。 [NYj.#,oR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]e^R@w  
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) : @'fpN  
下面是修改过的unary_op p/r~n'g$  
{mNdL J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TE3*ktB{N  
class unary_op (# JMB)  
  { @Z?7E8(  
Left l; WK pUn8&N  
  g[/^cJHQ  
public : mO#I nTO  
]#F q>E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mv|vRx^b  
p1+7 <Y:  
template < typename T > 9160L qY  
  struct result_1 b.QpHrnhtK  
  { vFTXTbt'h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A2Q[%A  
} ; M]c7D`%s  
YzVN2f!n  
template < typename T1, typename T2 > "37*A<+f  
  struct result_2 #nKRTb+{  
  { g^1r0.Sp{8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j5kA^MTG  
} ; ^w>&?A'!  
f2NA=%\  
template < typename T1, typename T2 > p~h4\ .*`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t)LU\!  
  { Q/p(#/y#b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IWQ&6SDW$z  
} +Y7Pg'35  
M~-h-tG  
template < typename T > <nBo}0O}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PNf&@  
  { Y+FP   
  return OpClass::execute(lt(t)); XTV0Le\f  
} &`\ep9  
9qEOgJ  
} ; [6H}/_nD  
]3}feU+  
:AZp}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dsV ~|D6:  
好啦,现在才真正完美了。 3c b[RQf  
现在在picker里面就可以这么添加了: =nzFd-P  
%*6RzJO6  
template < typename Right > sc%dh?m7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {ih:FcI  
  { L_^`k4ct  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cv= \g Z  
} zhX;6= X2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7{-@}j`  
W,Ty=:qm*  
3Y`>6A=  
zO%w_7 w  
)!A 2>  
十. bind NEMEY7De2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \7yJ\I  
先来分析一下一段例子 #pX8{Tf[  
PB+\jj  
5C B%=iL{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g92dw<$>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Hq?&Qo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yxvjg\!&  
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。 PcB{ = L  
我们来写个简单的。 usy,V"{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UeA2c_ 5  
对于函数对象类的版本: zj{(p Z1  
I0iY+@^5  
template < typename Func > _lP4}9p  
struct functor_trait 7,h3V=^)Q  
  { };rm3;~ eg  
typedef typename Func::result_type result_type; )6=gooe]  
} ; GMdI0jaG#  
对于无参数函数的版本: AF GwT%ZD  
KSc~GP _  
template < typename Ret > ^sV|ck  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .Vmtx  
  { ~T02._E  
typedef Ret result_type; +`| mJa  
} ; <7^Kt7k  
对于单参数函数的版本: 3p_b8K_bG  
@bT3'K-4  
template < typename Ret, typename V1 > dQ<(lzS~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _s*! t  
  { ra]:$XJ5=a  
typedef Ret result_type; %K?iNe  
} ; .fEw k  
对于双参数函数的版本: Ukc'?p,*  
jn$j^ 51`C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wWTQ6~Y%d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '0RRFO  
  { Ff<)4`J  
typedef Ret result_type; B'p5M.6d#:  
} ; 4 \ F P  
等等。。。 |'<vrn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xl8#=qmCD  
nW GR5*e:  
template < typename Func > *Tp]h 0  
struct func_return vTd- x>n  
  { >jMH#TZaX  
template < typename T > "15=ET  
  struct result_1 ]G*$W+G]  
  { /lJjQ]c;>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 59i]  
} ; PBrnzkoY  
2ce'fMV  
template < typename T1, typename T2 > O&V[g>x"U  
  struct result_2 &Mj1CvCv  
  { BFh$.+D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /cfHYvnz  
} ; Rg&19 }BU  
} ; -NzTqLBn  
gI{ =0  
<HF-2?`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bMmra.x4L  
9|=nV|R'6  
template < typename Func, typename aPicker > qlUzr.^-  
class binder_1 B+46.bIH  
  { ! =WcF5  
Func fn; H)5QqZ8  
aPicker pk; tpo>1|  
public : #ZWl=z5aBi  
]fE3s{y &-  
template < typename T > .S_QQM}Q  
  struct result_1 U5<@<j(@  
  { o/1JO_41  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RZh}:  
} ; X+iK<F$  
!M(:U,?B  
template < typename T1, typename T2 > 0`n 5x0R  
  struct result_2 8=F%+  
  { jDTUXwx7V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hnzNP\$U]  
} ; c~+l-GIWm  
"w&/m}E,[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O]{*(J/t  
_|<BF  
template < typename T > m7m \`;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5UO k)rOf  
  { "8HE^Po/pn  
  return fn(pk(t)); s$GF 95^  
} ET-Vm >]  
template < typename T1, typename T2 > _- %d9@x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M|r8KW~S)  
  { i03gX<=*  
  return fn(pk(t1, t2)); t`u!]DHv  
} ~@P)tl>  
} ; j=ihbR^]Tl  
h8 =h >W-  
Qra>}e%*  
一目了然不是么? &{W^W8,%  
最后实现bind WZ?!!   
bulboyA&#  
pjN:&#Y]  
template < typename Func, typename aPicker > *Jt8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?9e]   
  { }bMWTT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2xTT)9Tq*  
} ?@UAL .y  
V@Wcb$mgk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uV~e|X "9s  
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。 :woa&(wN;1  
<Wy>^<`  
十一. phoenix 3eKQ<$w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }q'WC4.  
GuO`jz F  
for_each(v.begin(), v.end(), f1Zt?=  
( kCA5|u  
do_ cNj*E =~;  
[ io4aYB\  
  cout << _1 <<   " , " D1Yh,P<CF\  
] ;+`uER  
.while_( -- _1), e<5Y94YE  
cout << var( " \n " ) <TxC!{<  
) lLCdmxbT  
); #T\  
0M8.U  
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: &+r 4  
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 El6bD% \G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g$3> ~D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >}SRSqJu  
JD~aUB%  
gj+3y9  
template < typename Cond, typename Actor > L'9N9CR{i  
class do_while *IZf^-=Q  
  { HarFE4V  
Cond cd; R0<< f]  
Actor act;  U:|H9+5  
public : s, XM9h>P4  
template < typename T > Gzm$OHbn  
  struct result_1 o~C('1Fdb  
  { U CY2 ]E  
  typedef int result_type; )#`H."Z  
} ; AyTx'u  
m;/i<:`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FFe) e>bH  
m mw-a0  
template < typename T > g:gB`8w?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\wl2  
  { inF6M8 A1  
  do n}J^6:1  
    { SxMj,u%X/  
  act(t); o6|-=FcvC  
  } 0H:dv:#WAI  
  while (cd(t)); f=I:DkR  
  return   0 ; R]Qp Mj%o  
} C5n?0I9  
} ; 5I,$EGG  
Ze ? g  
0ar=cuDm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |F!F{d^p  
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。 E _iO@  
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。 mU G %LM  
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。 8QF`,oXQO  
下面就是产生这个functor的类: gb 4pN  
nGrVw&  
;nB2o-%  
template < typename Actor > bPd-D-R  
class do_while_actor -7`-wu  
  { Sz0+ <F#5  
Actor act; .nZ3kT`  
public : qY(:8yC36  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T9)wj][ .  
,7,;twKz  
template < typename Cond > 9*}gl3y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,{{SI  
} ; dr })-R  
o&-L0]i|  
 T-8J   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 77Q}=80GU;  
最后,是那个do_ (0jr;jv  
#":a6%0Q  
JJf<*j^G  
class do_while_invoker L11L23:  
  { UK3a{O[ 5  
public : `WlE| G[  
template < typename Actor > /f3m)pT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #`/QOTnm2c  
  { `Q%NSU?  
  return do_while_actor < Actor > (act); |E|6=%^  
} SS8ocGX  
} do_; 3"rkko?A  
Lk.h.ST  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7B FN|S_l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 agsISu(  
最后来说说怎么处理break和continue 6Rz[?-mkLO  
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。 GGE[{Gb9  
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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