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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $r.U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .=R lOK  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, hXL|22>w<  
oY9FK{  
GY!C|7kN  
!|{IVm/J  
  class filler mNmUUj9z  
  { {a q9i  
public : `$;+g ,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @uleyB  
} ; 3x*z\VJ  
s&PM,BFf  
|w&~g9   
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: cSD{$B:  
93%{scrm  
<-C!;Ce{  
3!9 Z=- tD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^JeMuU  
f4t.f*#  
l[h'6+o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .-I|DVHe  
Q s(Bnb;  
9(1rh9`=  
#*$p-I=  
二. 战前分析  !rL<5L  
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。 J\co1kO9/  
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 n@>wwp  
$^%N U  
0%C^8%(x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A*]$v  
  /* --------------------------------------------- */ 8v_C5d\  
vector < int *> vp( 10 ); x1[?5n6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S>:,z}i  
/* --------------------------------------------- */ W:s@L#-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); **;p (CI  
/* --------------------------------------------- */ Y*YFB|f?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eD#XDK  
  /* --------------------------------------------- */ [I+9dSM1t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cnNOZ$)  
/* --------------------------------------------- */ v"lf-c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gT52G?-  
4YA./j%'  
P~7.sM  
H[&@}v,L  
看了之后,我们可以思考一些问题: j~av\SCU*  
1._1, _2是什么? VV3}]GjC  
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。 QTJu7^ O9  
2._1 = 1是在做什么? 7nE"F!d+0  
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。 `u'dh{,gE  
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。 D_D,t8_Y  
e<+<lj "  
!c(QSf502  
三. 动工 d,#.E@Po  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GrI&?=S^  
c.K =(y*  
n Y w\'c  
W4(?HTWZ  
template < typename T > )m#']c:rg  
class assignment fj']?a!m  
  { +oy*Kxs7  
T value; ;Rnhe_A.  
public : QApyP CH  
assignment( const T & v) : value(v) {} BSUPS+@+  
template < typename T2 > T_hV%   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !C&%T]  
} ; \_ow9vU  
]|oJ)5P  
.[pUuVq]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %efGt6&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment " ~Q*XN2  
d0UZ+ RR#  
sg?@qc=g  
ZXXiL#^  
  class holder #uvJH8)D  
  { =4NqjSH  
public : ;bjnL>eW  
template < typename T > HYClm|   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /=T"=bP#/  
  { L]-w;ll-  
  return assignment < T > (t); 4<gJ2a3  
} f\o R:%  
} ; /&s}<BMHU  
-F`he=Ev9  
MOZu.NmO  
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: otriif@+Z  
Jq1 n0O  
  static holder _1; >{&A%b4JF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VWa|Y@Dc]  
`iYc<N`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L,M+sN  
而不用手动写一个函数对象。 WmVVR>0V|  
ZgYZwc&-  
'D6 bmz  
|rPAC![=  
四. 问题分析 IC~ljy]y_  
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。 aqL<v94wX  
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。 L#j/0IHD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Bymny>.M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $WaZ_kt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $I8[BYblB  
[ b1hC ~I;  
五. 问题1:一致性 r*d Q5 _  
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?| $ KQ,}I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >>V&yJ_  
9k `~x1Y)  
struct holder <94WZ?{p  
  { 'p)QyL`d  
  // [x_s/"Md;  
  template < typename T > uPU#c\  
T &   operator ()( const T & r) const mw+j|{[  
  { CA^.?&CH^O  
  return (T & )r; fv ?45f  
} -Enbcz(B  
} ; ,cQA*;6  
G8P+A1 f/>  
这样的话assignment也必须相应改动: d}% (jJ(I  
Bbs 0v6&,  
template < typename Left, typename Right > /0\QL+^!  
class assignment <.$,`m,  
  { yWuIu>VJ  
Left l; Mjw[:70  
Right r; e6m1NH4,  
public : $rB!Ex{@ac  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ..$>7y}  
template < typename T2 > ,.7vBt6 p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zd XKI{b  
} ; |_I[1%&`N  
Wa, 7P2r  
同时,holder的operator=也需要改动: m5qCq9Y  
m)k-uWc$C  
template < typename T > 4k*qVOBa6R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nh:4ys!P  
  { Ij,Yuo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l#ygb|=x  
} _UIgRkl.  
JU2P%3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FvA|1c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @7X\tV.Z  
QX+Y(P`vMK  
return l(rhs) = r; 'A1E^rl]=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *vD/(&pQ1:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W U0UG$o`  
0#]!#1utg  
template < typename Tp > 0STk)> 3$-  
class constant_t SZE`J:w  
  { oVreP  
  const Tp t; e sGlMq  
public : !xH,y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n4R]+&*  
template < typename T > b<\GI 7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M;PlSb  
  { 8_Jj+  
  return t; #'KY`&Tw&  
} ^@Y9!G=  
} ; &gJW6 <  
6ku8`WyoF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d}pGeU'  
下面就可以修改holder的operator=了 F*. /D~K  
\CDAFu#  
template < typename T > 13\Sh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a YR\<02  
  { 9M nem*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CP@o,v-  
} n }TTq6B  
eoC<a"bJ>  
同时也要修改assignment的operator() > `0| X  
yq!CWXZ2  
template < typename T2 > ~6MMErSj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (w}r7`n  
现在代码看起来就很一致了。 do*Wx2:R  
$Q#?`j  
六. 问题2:链式操作 37~rm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^Jn|*?+l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <G&WYk%u*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~V!EtZG$  
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。 v(a9#bMZU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PQQgDtiH  
?'T"?b<  
template < typename T > P mC82"  
struct result_1 VBhE{4J  
  { ?3n=m%W,J*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tI `w;e%HN  
} ; "3v7gtGG  
+6uOg,;  
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: }@3$)L%n_u  
:^K~t!@  
template < typename T > 1RmBtx\<  
struct   ref dPRtN@3  
  { z=u~]:.1O  
typedef T & reference; +7`u9j.  
} ; l;XUh9RF`A  
template < typename T > TjT](?'o  
struct   ref < T &> Cx$9#3\  
  { BzN/6VEw  
typedef T & reference; 3HXh6( e  
} ; Lax9 "xI  
nIG[{gGX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Mp!2`4rD  
/95FDk>  
template < typename T > D5}DV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pn+D@x#IA  
  {  'Dnq+  
  return l(t) = r(t);  n})  
} $&bU2]  
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。 DrW/KU,{+(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LPsh?Ca?N  
%L.lkRs  
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 Pxap;;\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :p,c%"8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $hC~af6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (q055y  
最后的布局是: k&n\ =tKN  
                Add 4U_rB9K$  
              /   \ \XZU'JIO  
            Divide   5 SB5@\^  
            /   \ g8C+1G8  
          _1     3 =#7s+d-  
似乎一切都解决了?不。 C,V|TF.i2  
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。 )tJL@Qo  
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。 77)OW $G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9t,aT!f  
0^-z?Kb<}  
template < typename Right > mm3zQ!2j.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =9#i<te  
Right & rt) const T]5U_AI@  
  { Lx9hq7<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,oy4V^B&  
} T[`QO`\5O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V*0Y_T{_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {9y9Kr|(P:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 LPtx|Sx![  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +# m   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 F[Qsv54  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C6Um6 X9/i  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {6REfY c  
@`#OC#  
template < class Action > P1M|f4*  
class picker : public Action Tom}sFl][  
  { jFI]54,  
public : {'cs![U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bvt-leA=  
  // all the operator overloaded r>n8`W  
} ; g;| n8]  
N9~'P-V  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +z{x 7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  ."$=  
BN bb&]  
template < typename Right > UFSEobhg&5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O :5ldI  
  { 3?-V>-[G_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LWp?U!N  
} LGdf_M-f  
0~LnnD N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hfVzzVX:  
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。 bYRQI=gW':  
FuRn%)DA5  
template < typename T >   struct picker_maker 67EDkknt  
  { G>?x-!9qcH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5k!(#@a_T  
} ; kr &:;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J\,@Bm|1n{  
  { XF0*d~4  
typedef picker < T > result; qCv}+d)  
} ; |wl")|b%  
|2+c DR  
下面总的结构就有了: lUm}nsp=X  
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。 lW@:q04Z$  
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。 #==[RNM%ap  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `qQQQ.K7)z  
至此链式操作完美实现。 +#2@G}j  
`0-m`>1>  
Tg}H < T  
七. 问题3 '8iv?D5M  
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。 >Kqj{/SWK  
6Wcn(h8%*  
template < typename T1, typename T2 > s?z=q%-p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V3. vE,  
  { e3bAT.P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Lt ZWs0l0  
} 7i%P&oB  
m''iE  
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: wZ#~+ }T  
_'o^@v:  
template < typename T1, typename T2 > v: !7n  
struct result_2 \p_8YC  
  { SK~;<>:37  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /3bca!O  
} ; pRaoR  
s2 t-T0;  
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? o7Z#,>`2  
这个差事就留给了holder自己。 x<j($iv  
    5}(YMsUb  
(,Zz&3 AV  
template < int Order > 1[,#@!k@  
class holder; Ib<5u  
template <> omDi<-  
class holder < 1 > `XRb:d^  
  { Ii2g+SlQDa  
public : Qc)RrqYNGF  
template < typename T > x#!{5;V&K  
  struct result_1 :D)&>{?  
  { M`f;-  
  typedef T & result; %)!~t8To  
} ; %d~9at6-B  
template < typename T1, typename T2 > gEe W1:AB  
  struct result_2 ]f+D& qZ B  
  { :7AauoI  
  typedef T1 & result; mqfEs0~I  
} ; =iQ`F$M  
template < typename T > Y_TL4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "#"Fp&Z7  
  { % /wP2O<  
  return (T & )r; 0zk T8'v  
} c&iK+qvh{  
template < typename T1, typename T2 > -p]`(S%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AfbA.-  
  { R2Fh^x  
  return (T1 & )r1; 5d>YE  
} 3C5D~9v  
} ; +xu/RY_  
w[n>4?"{  
template <> |<o>$;mZ  
class holder < 2 > 8;dbU*  
  { WSX@0A.&)  
public :  z]R!l%`  
template < typename T > U Edl"FwM4  
  struct result_1 I]j/ ab7>  
  { dzC&7 9$  
  typedef T & result; cbHn\m)J,  
} ; s9Q)6=mE  
template < typename T1, typename T2 > %BP)m(S7  
  struct result_2 ^zs4tCW%  
  { e"8m+]  
  typedef T2 & result; =xQfgj  
} ; "/]tFY%Y  
template < typename T > \(v_",  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ucm.~1G(  
  { ?;=Y1O7N(  
  return (T & )r; 9Z_OLai  
} q@!H^hd}  
template < typename T1, typename T2 > =;?PVAdu%#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 38.J:?Q  
  { yqc(32rF!  
  return (T2 & )r2; $oBZe>s .  
} as47eZ0\  
} ; #K~j9DuR  
1RO gUJ;  
1VM5W!}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NCh(-E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XIW: Nk!S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &+|4(d1  
b5,}w:  
return l(i, j) = r(i, j); y5tAp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FZI 4?YD?<  
%<o$ J~l~  
  return ( int & )i; ReGb .pf  
  return ( int & )j; K*i1! "w  
最后执行i = j; Ac(Vw%  
可见,参数被正确的选择了。 4I[FE;^  
E3C[o! 5  
<$Kv^Y*  
\EfwS% P  
blkJm9]v  
八. 中期总结 &@Gu~)^(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m.g@S30  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vpw&"?T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "+ JwS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5x'y{S<  
9%k.GE  
OU5|m%CmO  
P!&CH4+  
.F$AmVTN  
SG o:FG  
九. 简化 uT t:/gm  
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。 FwzA_ nn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ')cgx9   
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: gBS#Z.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SX<mj  
  +-*/&|^等 aC6b})^  
2. 返回引用。 F0(Sv\<::  
  =,各种复合赋值等 ]O ` [v  
3. 返回固定类型。 ]6[d-$#^ko  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \@t5S  
4. 原样返回。 zjZTar1Re  
  operator, (#"s!!b  
5. 返回解引用的类型。 m8A_P:MQq  
  operator*(单目) aw~EK0yU   
6. 返回地址。 qxr&_r  
  operator&(单目) `ha:Gf  
7. 下表访问返回类型。 ,5"]K'Vce  
  operator[] 'i-O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >o= p5#{  
  operator<<和operator>> e%Xf*64  
D;n%sRq(Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 E.bbIV6mQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YfU#kvE'  
k0uwG'(z9  
template < typename Left > oKJ7i,xT  
struct value_return V-r<v1}M  
  { pREY AZh  
template < typename T > A>2p/iMc  
  struct result_1 *g6o ;c  
  { c9@jyq_H?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ng*E9Puu[  
} ; A:J{  
Xkm2C)  
template < typename T1, typename T2 > -d)n0)9  
  struct result_2 !QspmCo+  
  { dkp[?f)x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -{%''(G  
} ; gQDK?aQX  
} ; o+Z9h1z%,  
iRtDZoiD'  
S:\hcW6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y\|J1I,Z4  
l!` 0I] }  
下面我们来剥离functor中的operator() I,3!uogn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4T E ?mh}  
*v3 |  
return l(t) op r(t) 93DBZqN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,RO(k4  
return op l(t) .p}Kl$K]  
return op l(t1, t2) 1hS~!r'qqv  
return l(t) op x@}Fn:c!5  
return l(t1, t2) op ,O!aRvzap  
return l(t)[r(t)] Z$XpoDbOy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <]^D({`  
L:Eb(z/D  
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: PtOnj)Q  
单目: return f(l(t), r(t)); KHN ,SB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }O  
双目: return f(l(t)); l$9,  
return f(l(t1, t2)); jtY~- @*  
下面就是f的实现,以operator/为例 PlUjjJU  
mkA|gM[g7  
struct meta_divide 7#3)&"j  
  { D:EF@il  
template < typename T1, typename T2 > V~Lq, oth  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sR .j~R  
  { .&xNJdsY  
  return t1 / t2; f|0QN#$  
} +cH(nZ*f  
} ; ]l%.X7M9  
j@!}r|-T  
这个工作可以让宏来做: s+- aHn  
?!oa15  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V/e_:xECC  
template < typename T1, typename T2 > \ ]L^M7SKE6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w%n]~w=8  
以后可以直接用 ,2bAKa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H/Q)zDP  
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 }C.{+U  
(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。。。) =rF8[Q0K  
[+z:^a1?V  
E ET 2|*}  
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 V p{5Kxq  
Y_sVe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s3 $Q_8H  
class unary_op : public Rettype R2W_/fsG  
  { -+_&#twU  
    Left l; .?RjH6W  
public : *, K \A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T@.D5[q0:  
nDy=ZsK  
template < typename T > YYW70k:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DA~ELje^j  
      { /vu!5?S  
      return FuncType::execute(l(t)); q2vz#\A?  
    } C|LQYz-{  
z?[DW*  
    template < typename T1, typename T2 > U$uO%:4%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {m:R v&T  
      { W^Y0>W~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ; bE6Y]"Rz  
    } B$EP'5@b  
} ; \'*`te:{  
,c l<74d  
[{$0E=&0  
同样还可以申明一个binary_op x$DJ  
V"iLeC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *'-^R9dN.S  
class binary_op : public Rettype +to9].O7y  
  { 8 GN{*Hg  
    Left l; MDt?7c  
Right r; c\MDOD%9  
public : \-ws[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V.:A'!$#  
Dj"=kL0  
template < typename T > I xBO$ 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n4y6Ua9m{  
      { Y3>\;W*?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?GU!ke p  
    } v"~I( kf$  
XtdLKYET  
    template < typename T1, typename T2 > S]O Hv6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,>v9 Y#U  
      { %[m1\h"1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,5*xE\9G  
    } cLC7U?-  
} ; =A 6O}0z  
4LJ}>e  
Q}]kw}b  
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 j],.`Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tta0sJ8 i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tdF[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。 F:GKnbY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~la04wR28  
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。。。 >Fk `h=Wd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T?{9Z  
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) KdsvZim0>  
下面是修改过的unary_op "e<. n  
z}8L}:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :=v{inN  
class unary_op -wMW@:M_  
  { b)^ZiRW``  
Left l; u?Mu*r?  
  $OoN/^kv  
public : ld:alEo  
? 4Juw?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2_b'mepV  
~(^*?(Z  
template < typename T > G>>u#>0  
  struct result_1 =c^=Yvc7U  
  { WVK-dBU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l{m~d!w`a  
} ; D-:<]D:  
0.+eF }'H  
template < typename T1, typename T2 > 5THS5'  
  struct result_2 B/kn&^z$|~  
  { 9$@ g;?}Ps  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q%Jy>IXt  
} ; yUwgRj  
N4|q2Jvj6  
template < typename T1, typename T2 > ,!u@:UBT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i9k]Q(o  
  { X`QW(rq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?$4R <  
} E wsq0D  
zb}+ m#q  
template < typename T > w?W e|x3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \OT)KVwO  
  { ^6y4!='ci  
  return OpClass::execute(lt(t)); B&k T#  
} G2{M#H  
Cy:`pYxhd  
} ; @Qjl`SL%O^  
slvs oN@  
e - ]c  
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 Cf=q_\0|W  
好啦,现在才真正完美了。 E816 YS='  
现在在picker里面就可以这么添加了: _s-HlE?C  
5po' (r|U  
template < typename Right > e0WSHg=6@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |aAWW d5  
  { =C>`}%XT}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zQ %z "tQ  
} U3+ _'"  
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。 <i\zfa'6  
'Mx K}9  
>VUQTg  
nk|N.%E  
&z X 3  
十. bind giPo;z\c  
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。 /uXRZ  
先来分析一下一段例子 W%9K5(e  
zo7XmUI3P  
mQ60@_"Y=,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \M"^Oe{Dy?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X >Xp&o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  QXxLe*  
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。 jvc?hUcLKT  
我们来写个简单的。 '}pgUh_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OG^WZ.YU  
对于函数对象类的版本: ;(0(8G  
^HlLj#  
template < typename Func > %*6oUb  
struct functor_trait nB@iQxcz  
  { y(3c{y@~X  
typedef typename Func::result_type result_type; Sa?5iFg  
} ; syW9Hlm  
对于无参数函数的版本: DkF2R @  
oD#< ?h)(  
template < typename Ret > {[t"O u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n]C%(v!u3  
  { =Q8H]F  
typedef Ret result_type; 8Z4?X%  
} ; P-OPv%jyi  
对于单参数函数的版本: S|q!? /jqj  
U|Z>SE<k  
template < typename Ret, typename V1 > ')u5l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P 5qa:<  
  { 9oz(=R  
typedef Ret result_type; (4 /]dTb  
} ; _{c|o{2sj  
对于双参数函数的版本: 3q|cZQK!1  
NB W%.z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [cQ<dVaTX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B=gsd0^]  
  { h/ X5w4  
typedef Ret result_type; a?,[w'7FU  
} ; \n*7# aX/  
等等。。。 N;x<| %peL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .qIy7_^  
~6-"i0k  
template < typename Func > si^4<$Nr%j  
struct func_return Z`oaaO  
  { Od!F: <  
template < typename T > eN]>l  
  struct result_1 )zW%\s*'  
  { 5rfH;`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]/o12pI  
} ; NlF0\+h  
ckf<N9  
template < typename T1, typename T2 > ]~prR?  
  struct result_2 Ev+HWx~Y  
  { i[2bmd!H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s^g.42?u  
} ; (zs4#ja2,  
} ; p2Dh3)&  
< g3du~  
rQcRjh+E H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U R1JbyT  
5e#&"sJ.1  
template < typename Func, typename aPicker > 8R\>FNk;  
class binder_1 \]T=j#.S$  
  { fou_/Nrue  
Func fn; SE;Tujwhqi  
aPicker pk; =sE2}/g  
public : #*Yi4Cn<  
Y^f94s:2S  
template < typename T > $!|8g`Tm  
  struct result_1 .# 6n  
  { JO2ZS6k[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7b&JX'`Mb  
} ; #+K Kvk  
)D[ "M$ZA^  
template < typename T1, typename T2 > af<NMgT2s~  
  struct result_2 AXl!cgi  
  { j{{~ZM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t['k%c  
} ; ^)f{q)to  
;-KA UgL2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >d8x<|D  
b^[W_y  
template < typename T > I*A0?{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'yPCZ`5H(  
  { }W:*aU  
  return fn(pk(t)); \7Gg2;TA6o  
} V#'26@@  
template < typename T1, typename T2 > e2AN[Ar  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I 1b  
  { $J QWfGwR  
  return fn(pk(t1, t2)); Q_&}^  
} hrs#ZZ:E  
} ; m~)Fr8Wh6  
bZNIxkc[Dh  
jWH{;V&ZV  
一目了然不是么? f^W[; w  
最后实现bind E?30J3S  
1Pk mg%+  
=\~E n5  
template < typename Func, typename aPicker > ?HrK\f3wWO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Sa3I?+  
  { L`9TB"0R+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UL86-R!  
}  L5"8G,I  
Guk.,}9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qq#Ff\|4u(  
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。 J\het 2?\  
L([E98fo  
十一. phoenix ZCy`2Fir  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3@^MvoC  
tHrK~|  
for_each(v.begin(), v.end(), }.0Bl&\UK  
( ^)&Ly_xrU  
do_ ecr886  
[ Ua):y) A  
  cout << _1 <<   " , " L|&'jH)  
] $.H:8^W  
.while_( -- _1), $/u1chf  
cout << var( " \n " ) Zimh _  
) SArfczoB  
); G 1]"s@8(  
lj .nCV_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kTnOmA w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N>+P WE$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dc08D4   
那么我们就照着这个思路来实现吧: (+|X<Bl:`  
LmP qLH'(Q  
Q*]$)D3n  
template < typename Cond, typename Actor > QL2Nz@|k  
class do_while  )|v^9  
  { 8RVS)D''  
Cond cd; "mP&8y 9F  
Actor act; h}<0/  
public : !7}IqSs  
template < typename T > /-h6`@[  
  struct result_1 z5x _fAT(  
  { >A-<ZS*N  
  typedef int result_type; b9!.-^<8y  
} ; <3d;1o   
^NXcLEaP*<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rv=DI&K%n  
BR+nL6sU  
template < typename T > i=YXKe6fD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bd{4Ae\_+g  
  { Ng\/)^  
  do C)NC&fV  
    { lWW+5  
  act(t); CJJD@=  
  } J^ `hbP+2  
  while (cd(t)); 8O>}k  
  return   0 ; !<&m]K  
} *n8%F9F  
} ; 7W"/ N#G  
oBr.S_Qe  
}^9]jSq5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l71 gf.4g  
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。 9Gca6e3  
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。 - a y5  
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。 O`WIkBV!  
下面就是产生这个functor的类: >&OUGu|  
:- ?Ct  
Z,K7Ot0  
template < typename Actor > (:5G#?6,  
class do_while_actor 9qKzS<"h  
  { [QT 1Ju64  
Actor act; `-_N@E1'>  
public : Z`Pd2VRp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Zmf'{tT5  
h4/X 0@l`  
template < typename Cond > hrbo:8SL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ow3P-UzU3  
} ; p,F^0OU2}:  
<\" .L  
(zG.aaz*C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .-0%6] cFD  
最后,是那个do_ $6T3y8  
n 6{2]&sd  
K$H <}e3  
class do_while_invoker piOXo=9H.  
  { ,w{m3;]_%  
public : 6-B 9na  
template < typename Actor > m*Lo|F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q@n^ZzTx  
  { 9AHSs,.t  
  return do_while_actor < Actor > (act); w(j^ccPD  
} 'xnnLCm.  
} do_; X<]qU3k5  
XX6 T$pA6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :~zv t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /4$4h;_8  
最后来说说怎么处理break和continue M\oTZ@  
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。 Sw8kIC  
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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