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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8@[S,[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +%f6{&q$  
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, ?[uHRBR'  
C :An  
mW$Oi++'d  
:R`e<g~4  
  class filler 5 JlgnxRq  
  { m lxtey6H3  
public : Y&1N*@YP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3G[|4v?[<_  
} ; "=w:LRw  
'4Jf[  
#M||t|9iu?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l$Vy\CfK3n  
xL*J9&~iG  
HC} vO0X4  
\HIBnkj)3n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !?>QN'p.b  
}N} Js*  
p+8o'dl8=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IG{ lr  
'A>?aUq]:  
zYP6m3 n  
}SC&6B?G  
二. 战前分析 6J\ 2 =c`  
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。 }L(ZLt8Q  
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 \WBO(,]V  
Y=4 7se=h"  
tz8 fZ*n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8k3y"239t  
  /* --------------------------------------------- */ z#Fel/L`O  
vector < int *> vp( 10 ); q 'd]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S6}_N/;6~  
/* --------------------------------------------- */ |{Ex)hkw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x|yJCs>  
/* --------------------------------------------- */ {?Nm"#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }`2a>N: &  
  /* --------------------------------------------- */ ^.R!sQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eKy!Pai  
/* --------------------------------------------- */ -b iE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O_qwD6s-_  
t V( WhP  
O\ _ro.  
>|c?ZqW  
看了之后,我们可以思考一些问题: \gA<yz-;N  
1._1, _2是什么? 0zA;%oP  
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。 >DUTmJxv  
2._1 = 1是在做什么? n 7i5A:  
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。 0TaI"/ai  
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。 ;<q 2  
n807?FORB  
IIih9I`IR  
三. 动工 KJV8y"^=Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tT!' qL.*  
[|ZFei)r  
yuy\T(7BN  
!(7m/R  
template < typename T > kc0MQ TJU  
class assignment "9r$*\wOf  
  { nShXY6bA  
T value; > SLQW  
public : _}Qtx/Cg  
assignment( const T & v) : value(v) {} p5$}h,7  
template < typename T2 > QRvyaV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &9^4- 5]  
} ; +WAkBE/  
S't9F  
.hu7JM+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p @kRo#~l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $cIaLq  
A"ATtid  
nhdZC@~E0  
.SjJG67OyA  
  class holder F \ls]luN  
  { ]:#=[ CH  
public : J/jkb3  
template < typename T > /6Q]f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )2RRa^=&  
  { cz,QP'g  
  return assignment < T > (t); ]7Du/)$  
} Cyd/HTNh<  
} ; ]}PXN1(  
pHmqwB~|  
XrM+DQ;  
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: ij!d-eM/b  
4P[MkMoC  
  static holder _1; kBhjqI*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u{_,S3Aa  
gy%.+!4>v`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fy"M 4;7  
而不用手动写一个函数对象。 ?[d4HKs  
>({qgzV`  
Bkd$'7UT  
e)wi}\:q_  
四. 问题分析 _$96y]Bpi  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ed`"xm  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 WI4<2u;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U!o7Nw@ z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m{Vd3{H40  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7H)$NG<U$  
,eBC]4)B6  
五. 问题1:一致性 beBG40  
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?| }ofb]_C,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g}v](Q  
l<w7 \a6  
struct holder 4WvW11q8U  
  { T/g\v?>  
  // R1X'}#mU  
  template < typename T > .*x:  
T &   operator ()( const T & r) const  >9!J?HA  
  { mFF4qbe  
  return (T & )r; ^T!Zz"/:  
} ,_u7@Ix  
} ; ##6\~!P  
.p! DVQ"a  
这样的话assignment也必须相应改动: P !i_?M  
;Y\LsmZ;F  
template < typename Left, typename Right > >^~^#MT  
class assignment @w8} ]S  
  { VIz(@  
Left l; $U*eq [  
Right r; kScZ P8yw  
public : KE3`5Y!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /IWA U)A0  
template < typename T2 > i"}z9Ae~.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n"htx|v  
} ; !CUl1L1DSi  
8{jXSCP#  
同时,holder的operator=也需要改动: dhtH&:J< ;  
Q4m> 3I  
template < typename T > 4j=3'Z|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M5h r0 R{  
  { IFTNr2I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UON=7}=$&  
} = g{I`u  
%PYO9:n  
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。 :s_> y_=g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K>DN6{hnV;  
Cq!eAc  
return l(rhs) = r; vHf)gi}O|  
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。 =$J(]KPv!?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4CF;>b f~  
Ncz4LKzt  
template < typename Tp > #@B"E2F  
class constant_t \:4*h  
  { ^[7Mp  
  const Tp t; +a!3*G@N+  
public : H ni^S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  Lto*L X  
template < typename T > &#2&V>pE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fB3Jp~$  
  { pq{`WgA^  
  return t; @ !P2f   
} <2U@O` gC  
} ; {KWVPeh  
6Cj7 =|L7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2'?'dfj  
下面就可以修改holder的operator=了 23):OB>S`  
!G3AD3  
template < typename T > gsyOf*Q$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s$Y>nH~T  
  { 0#8   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i\6CE|  
} DEZww9T2Qs  
{nV/_o$$  
同时也要修改assignment的operator() 49; 'K  
F"] P|   
template < typename T2 > - Z,Qj"V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L[Vk6e  
现在代码看起来就很一致了。 *SNdU^!  
)$n%4 :  
六. 问题2:链式操作 /A7( `l;6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r !Aj5  
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。 ~</FF'Xz  
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。 !1)aie+p6  
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。 ",b:rgpRp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Dx-P]j)4x  
x]c8?H9,&  
template < typename T > Ocdy;|&  
struct result_1 yl-:9|LT  
  { h-P|O6@Ki  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '|IcL1c=I  
} ; ""-wM~^D  
}YDi/b7  
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: 5tlR rf  
1tNL)x"w  
template < typename T > [ \_o_W  
struct   ref :.x(( FU  
  { ^o3,YH  
typedef T & reference; eq6O6-  
} ; |R9Lben',  
template < typename T > ~*iF`T6  
struct   ref < T &> e#C v*i_<  
  { zgAU5cw  
typedef T & reference; Pzso^^g  
} ; d)AYY}pw  
}:#WjH^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LL(xi )  
)=~&l={T  
template < typename T > NpH8=H9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :lB*kmg  
  { x0<;Rm [u=  
  return l(t) = r(t); /w?e(v<  
} KOy{?  
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。 lMY\8eobcB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '3>;8(s l  
u<S`"MR:J  
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`~&[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FHOw ]"#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y*iZ;Bv j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *cb|9elF^  
最后的布局是: /whaY4__O\  
                Add )7 p" -  
              /   \ =?OU^ u`C  
            Divide   5 OXQ*Xpc  
            /   \ ?Y~t{5NJR  
          _1     3 DhM=q  
似乎一切都解决了?不。 $@z77td3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U?0|2hR~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 H+[?{+"#@l  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1 (<n^\J(  
eI1zRoIl-  
template < typename Right > jSem/;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Av.tr&ZNb  
Right & rt) const Y7t#)?  
  { 8 1Kf X {|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dtR"5TL<~}  
} f]NLR>$L}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8oX1 F(R  
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。 xk,Uf,,>  
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。 x4q}xwH  
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。 v}$Q   
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 y' M  
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? ly%^\jW  
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: |}G"^r  
, /.@([C  
template < class Action > Q#p)?:o/  
class picker : public Action *wTX  
  { W3.[d->X  
public : `yfZ{<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0nwi5  
  // all the operator overloaded /!H24[tnk1  
} ; y[ dB mTY  
9+ 1{a.JO  
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。 #`SAc`:n  
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: f+ r>ur}\)  
{>ba7-Cy+y  
template < typename Right > {"wF;*U.V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R{@saa5I(>  
  { UdO8KD#r3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x/s:/YN'  
} AIHH@z   
#*.!J zOg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^OY$ W  
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。 &hWELZe0vv  
b-& rMML  
template < typename T >   struct picker_maker (ks>F=vk*  
  { I*-\u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]KFh 1  
} ; [5P-K{Ko  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hY4#4A`I  
  { #&|"t< }  
typedef picker < T > result; H:(B^uH  
} ; M1Q&)am  
(@^9oN~}  
下面总的结构就有了: 45JL{YRN  
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。 MRpMmu  
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。 + f6LG 0q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JT 7WZc)  
至此链式操作完美实现。 j e\!0{  
pf8'xdExH)  
H(^Eh v>  
七. 问题3 vU>^  
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。 XC3)#D#HGh  
o9xc$hX}  
template < typename T1, typename T2 > \'y]mB~k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  7UBDd1  
  { )w].m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uc,>VzdB  
} ;u2[Ww~k  
Mq91HmC(@  
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: gN/!w:  
Q`bXsH  
template < typename T1, typename T2 > /O[6PG  
struct result_2 2c Xae  
  { VN)WBv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vsI;ooR>  
} ; R2)@Q  
C@qWour  
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? XIIq0I  
这个差事就留给了holder自己。 ?A@y4<8R|  
    :j]6vp 6  
}%XB*pzQ  
template < int Order > 0N1t.3U  
class holder; L\4rvZa  
template <> 8O^x~[sQ  
class holder < 1 > [+WsVwyf?  
  { mu B Y  
public : ?w/p 9j#  
template < typename T > ^y>V-R/N  
  struct result_1 g=td*S  
  { xC< )]  
  typedef T & result; Q h@Q6  
} ;  m}yu4  
template < typename T1, typename T2 > QbdXt%gZe  
  struct result_2 s4Ja y!A  
  { +Ug &  
  typedef T1 & result; @JSWqi>  
} ; ( %7V  
template < typename T > $PM r)U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >9w^C1"  
  { />xEpR3_A  
  return (T & )r; a @? $#>  
} ^6Aa^|  
template < typename T1, typename T2 > 8g=O0Gb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S*Ea" vBA  
  { i7dDklj4  
  return (T1 & )r1; ,.Ofv):=  
} E]q>ggeNH  
} ; xiW}P% bf  
wQ(DX!   
template <> Cx;it/8+  
class holder < 2 > A6szTX#0  
  { #Shy^58$  
public : jO"/5 x26  
template < typename T > +/&rO,Ql  
  struct result_1 @C-dCC?  
  { }<G a e5  
  typedef T & result; VY/r2o#  
} ; kg Bkwp  
template < typename T1, typename T2 > I e!KIU  
  struct result_2 O[Z$~  
  { }'<Z&NW6  
  typedef T2 & result; moM'RO,M  
} ; K14.!m  
template < typename T > :/6:&7s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bN?*p($/  
  { L@MCB-@V  
  return (T & )r; lsV>sW4]Z  
} uhq6dhhR  
template < typename T1, typename T2 > 9ZOQNN<ex  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _ (b4|hJ'  
  { Wda?$3!^q  
  return (T2 & )r2; /;_$:`|/  
} gB#!g@  
} ; ${Lrj}93  
~/4j&IG  
C=c&.-Nb9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J*g<]P&p0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O#tmB?n*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tln}jpCw  
<c@dE  
return l(i, j) = r(i, j); em'3 8L|(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q-, 4  
k&yBB%g  
  return ( int & )i; a\-5tYo`u  
  return ( int & )j; tQj=m_  
最后执行i = j; !o'a]8  
可见,参数被正确的选择了。 h9S f  
>o"s1* {  
xD7Y"%Pbx  
eI2041z  
L^^f.w#m  
八. 中期总结 "j%Gr :a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #d8]cm=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }f> 81[^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aQhT*OT{Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rDaiA x&  
b0f6?s  
|{M F o)  
bjUe+ #BL  
"7 alpjwb  
2aivc,m{r  
九. 简化 &}gH!5L m  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]mBlXE:Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #)D$\0ag  
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: BI2'NN\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [e=k<gKH  
  +-*/&|^等 &hpznIN  
2. 返回引用。 !G;BYr>X  
  =,各种复合赋值等  OG IN-  
3. 返回固定类型。 0Q%I[f8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) eJOo~HIWQ  
4. 原样返回。 uF,%N   
  operator, t2ui9:g4j  
5. 返回解引用的类型。 Pw|/PfG  
  operator*(单目) #SLi v  
6. 返回地址。 W*c^(W  
  operator&(单目) 1%.CtTi  
7. 下表访问返回类型。 ~O;?;@  
  operator[] %|}7YH41  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  qzD  
  operator<<和operator>> K(mzt[n(  
C/"Wh=h6  
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。 ORo +]9)Yv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tchpO3u,  
MoC/xF&  
template < typename Left > b4^a zY  
struct value_return t I +]x]m+  
  { ^YPw'cZZ&  
template < typename T > #$t93EI  
  struct result_1 ZCuh^  
  { {flxZ}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hEFn>  
} ; A|L-;P NP  
My9fbT  
template < typename T1, typename T2 > p'SY 2xq-,  
  struct result_2 \LS s@\$ g  
  { bir tA{q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )Z?\9'6e4  
} ; Re\V<\$J  
} ; "'8o8g  
o AS 'Z|  
53 ^1;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AQBr{^inH|  
/i~n**HeF?  
下面我们来剥离functor中的operator() +fF4]WF P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ``?Z97rH  
cMt , 80  
return l(t) op r(t) .9bP8u2B{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l$p"%5 ]_  
return op l(t) Cvs4dd%)i  
return op l(t1, t2) ;S>ml   
return l(t) op f#vVk  
return l(t1, t2) op bU(fH^  
return l(t)[r(t)] M\9p-%"L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {u7_<G7  
[\i1I`7pE  
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: [k +fkr]  
单目: return f(l(t), r(t)); bDcWPwe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bO{wQ1)Z_  
双目: return f(l(t)); o@\q6xl.  
return f(l(t1, t2)); ! +Hc(i  
下面就是f的实现,以operator/为例 !Ys.KDL  
x:Tm4V{  
struct meta_divide u-Ip*1/wp  
  { Qgv-QcI{  
template < typename T1, typename T2 > /Big^^u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QXT *O  
  { T xwZ3E  
  return t1 / t2; s2+s1%^Ll  
} H"g p  
} ; ,e>N9\*  
(OK;*ZH+T@  
这个工作可以让宏来做: 0jwex  
i%_nH"h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n47v5.Wn  
template < typename T1, typename T2 > \ b{d@:"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t?kbN\,  
以后可以直接用 ;,]Wtmu)7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~); 7D'[  
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 yX8$LOjE  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5SY(:!  
Qjh @oWT  
A[oxG;9xi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =:=uV0jX\  
{7X80KI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vz&!N/0i  
class unary_op : public Rettype ygp NMq#?X  
  { NvfQa6?;  
    Left l; 0l ]K%5#  
public : Y;XEC;PXD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :u53zX[v  
Q<pL5[00fD  
template < typename T > gg%OOvaj5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O}#h^AU-BS  
      { ] Vbv64M3  
      return FuncType::execute(l(t)); 4h~o>(Sq  
    } O9W|&LAL  
"h}miVArS  
    template < typename T1, typename T2 > }%9A+w}o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F&lvofy23  
      { RI_3X5.KQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WY%'ps _]<  
    } =sW(2Im  
} ; ] T! >]  
}A`4ae=  
M1T)e9k=x  
同样还可以申明一个binary_op 3 tp'}v  
B@Q Ate7   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4`7:gfrO,  
class binary_op : public Rettype h~ =UFE%'  
  { ]MP6VT  
    Left l; W]rK*Dc  
Right r; !1}A\S  
public : q~=]_PMP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |^i+Srh  
bEE'50 D  
template < typename T > i7w>Nvj]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sc^TElic  
      { n_51-^* z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 64>o3Hb2  
    } &pD6Qq{  
]?`t spm<t  
    template < typename T1, typename T2 > =q( ;g]e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Vzi{y/bL  
      { =5jX#Dc5.+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _$?SKid|o  
    } (W| Eg  
} ; w#5^A(NR  
S]3t{s#JW7  
RS~jHwIh  
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 ^U.8grA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y\ len  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bCF"4KXK  
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。 [g:ZIl4p\P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  # xS8  
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。。。 Bp`?inKBOd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  c6;tbL  
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 8Jn.!  
下面是修改过的unary_op +tNu8M@xFo  
Uzb~L_\Rmt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jLf.qf8qm  
class unary_op k!K}<sX2  
  { nxP>IfSA  
Left l; 9air" 4  
  hSq3LoHV  
public : sV+/JDl  
`2y2Bk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} brGUK PB  
([='LyH];z  
template < typename T > jd|? aK;(  
  struct result_1 PG8|w[V1"  
  { I_IDrS)O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D}wM$B@S  
} ; QcGyuS.B  
1;R1Fj&  
template < typename T1, typename T2 > V6Y:l9  
  struct result_2 |~Hlv^6H  
  { w^?uBeqR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |"vUC/R2&  
} ; N246RV1W  
-gl7mO*  
template < typename T1, typename T2 > -aPvls   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SNB >  
  { yT<yy>J9l#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 18pi3i[  
} q/[)Z @&(  
QXnL(z  
template < typename T > 6u`E{$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , [xDNl[Y|  
  { L<encPJt  
  return OpClass::execute(lt(t)); cTpAU9|(  
} =l TV2C<  
qr[H0f]  
} ; < ) L'h  
gN|[n.W4  
A"8` 5qa  
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 ,c#=qb8""  
好啦,现在才真正完美了。 uI^E9r/hB  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;H5PiSq;z  
/pZ]:.A  
template < typename Right > \-Mzs 0R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #wL}4VN  
  { V8w!yc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1H{M0e  
} 6H,n?[zTt  
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。 L, L>cmpM  
J fFOU!F\  
xwr<ib:  
i>w'$ {  
>L F y:a  
十. bind !N--  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y~CK&[H  
先来分析一下一段例子 AOhfQ:E 4  
$IzhaX  
o qa]iBO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E(F<shT#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y#Je%tAe 2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h0ufl.N_%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *6 oQW  
我们来写个简单的。 5T)qn`%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y -j3d)T  
对于函数对象类的版本: O)78 iEXi|  
_Gv[ D  
template < typename Func > I;]Q}SUsm  
struct functor_trait S3rN]!B+  
  { <RfPd+</  
typedef typename Func::result_type result_type; }=CL/JHz  
} ; ?z>7&  
对于无参数函数的版本: E?1"&D m  
c|8[$_2  
template < typename Ret > y%A!|aBu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1Uzsw  
  { >6ul\xMU  
typedef Ret result_type; Fp52 |w_  
} ; ]RgLTqv4x  
对于单参数函数的版本: WV]%llj^  
n4Od4&r  
template < typename Ret, typename V1 > E^z\b *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E_-3G<rt  
  { >h+[#3vD  
typedef Ret result_type; .:?X<=!S&t  
} ; V3 j1M?>  
对于双参数函数的版本: ns|)VX   
)&R^J;W$M1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;Z%PBMa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \~|+*^e)  
  { qP6 YnJWl  
typedef Ret result_type; q 65mR!)  
} ; |F _ Z  
等等。。。 \8v{9Yb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &VG|*&M  
*"4d6  
template < typename Func > dLb9p"EE#  
struct func_return PMER~}^  
  { Y0`@$d&n  
template < typename T > nA:\G":\y  
  struct result_1 GRV#f06  
  { T=6fZ;7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =\;yxl  
} ; Q@B--Omfh  
R[Y]B$XO  
template < typename T1, typename T2 > :<$B o  
  struct result_2 y{CyjYpz^  
  { _&!%yW@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <i9pJGW  
} ; ~Pq(Ta  
} ;  d~B ]s  
ts BPQ 8Ne  
"RPX_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VJ1(|v{D4[  
r[>4b}4s  
template < typename Func, typename aPicker > KUs\7Sb  
class binder_1 3KFw0(S/  
  { QJ{to%  
Func fn; m/W0vPM 1  
aPicker pk; |3\$\qa  
public : 7O6VnKl  
xlQl1lOX  
template < typename T > bo^d!/ ;  
  struct result_1 }1<_  
  { 2,.%]U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '\yp}r'u  
} ; 0Y7b$~n'Y  
VO"f=gFg  
template < typename T1, typename T2 > WR'm<u  
  struct result_2 Z]-C,8MM  
  { =/xTUI4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {oIv%U9  
} ; a&yIH;-  
fJ"#c<n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .{6?%lt  
2w>l nJ-  
template < typename T > Gt{'` P,&9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mIu-  
  { 9y/gWE  
  return fn(pk(t)); 1]eh0H  
} 4h:R+o ^H^  
template < typename T1, typename T2 > Yv0;UKd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qkX}pQkG)h  
  { DtBIDU]  
  return fn(pk(t1, t2)); }q0lbwYlb  
} f@@2@# 5B  
} ; e jY|o Bj  
Efo,5  
qucw%hJr  
一目了然不是么? `? ayc/TK  
最后实现bind z0ULB? *"  
NXhQdf  
cZ$!_30N+  
template < typename Func, typename aPicker > ,/ V'(\>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EA )28]Y.  
  { _H#l&bL@C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J)6A,:wt  
} "m^whHj  
Z,~"`9>Ss  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pPztUz/.  
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。 `_L=~F8  
F^iv1b  
十一. phoenix F_Q,j]0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \L14rQ t  
I"*;fdm  
for_each(v.begin(), v.end(), }@Mx@ S  
( 0>D:  
do_ D8+68_BEM  
[ z?~W]PWiZ  
  cout << _1 <<   " , " i*16k dI.  
] lLuAZoH  
.while_( -- _1), =6#tJgg8  
cout << var( " \n " ) 2Z]<MiAxD  
) !oXA^7Th6]  
); 9T*%CI  
Rg*zUfu5%o  
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: ?H9F"B$a  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G-FTyIP>'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;0}8vs  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  *,9.Bx*  
2i);2>HLG  
phIEz3Fu/  
template < typename Cond, typename Actor > y]OW{5(  
class do_while x~."P*5  
  { \Fh k>  
Cond cd; hv xvwV1  
Actor act; z~d\d!u1  
public : &JoMrcEZ  
template < typename T > F\. n42Tz  
  struct result_1 nU"V@_?\  
  { *qcL(] Yq  
  typedef int result_type; dvUBuY^[  
} ; K`PmWxNPh  
V'h O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \FOX#|i)  
W'{q  
template < typename T > g%w@v$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #80*3vi~F  
  { zT}Qrf~  
  do :=#*[H  
    { qlUYu"`i  
  act(t); 5 Vm |/  
  } A%u@xL,_  
  while (cd(t)); 06bl$%  
  return   0 ; +4emkDTdR  
} `~( P  
} ; kmM4KP#&|  
4%WV)lt  
G+ =6]0HT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]rM{\En  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 nLq7J:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?V_Qa0k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "m]"%MU7 8  
下面就是产生这个functor的类: WG 9f>kE  
to Ei4u)m  
(^g?/i1@d  
template < typename Actor > !x.^ya  
class do_while_actor 7p}G!]`  
  { ypXKw7f(  
Actor act; V|NWJ7   
public : JbYv <  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }+`W[h&u  
{jzN  
template < typename Cond > Pf oAg*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D%LM"p  
} ; x+5Q}ux'G  
0_bt*.w I+  
6wzF6] @O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zTY|Z@:  
最后,是那个do_ 4'rWy~` V  
|0w'+HaE~N  
G#'3bxI{f+  
class do_while_invoker A"Rzn1/  
  { %5RYa<oP  
public : @M4~,O6-  
template < typename Actor > uAyj##H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pi6C1uY6  
  { #;juZ*I  
  return do_while_actor < Actor > (act); =!xeki]|9  
} ~nb%w?vv  
} do_; (7 Mn%Jp  
t Zj6=#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #ITx[X89|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0c1}?$f[?%  
最后来说说怎么处理break和continue $XFG1?L!  
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。  49 3ik  
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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