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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &a6-+r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G]dHYxG  
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, X?]Mzcu  
I<" UQ\)  
iZ0(a   
:Ye~I;" 8  
  class filler &E@mCQ1  
  { #v4^,$k>  
public : fT<3~Z>m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} To-$)GQ@W  
} ; #IeG/t(  
\aN5:Yy  
p*JP='p  
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: @P[%6 d  
mS.!lkV  
Ds@K%f(.?w  
>b~Q%{1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !Nbi&^k B  
,t|_Nc  
MfA%Xep  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V'9OGn2v  
j`_Z`eG  
e.(RhajB  
C*Q x  
二. 战前分析 ,S?:lQuK5  
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。 m-q O yt  
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 CljEC1S#  
[TT:^F(Y  
$GVf;M2*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @;[.#hK  
  /* --------------------------------------------- */ \P*%u  
vector < int *> vp( 10 ); WK.,q>#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nVGOhYn  
/* --------------------------------------------- */ !H @nAz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UaHN*@  
/* --------------------------------------------- */ W7 +Q&4Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z#K0a'  
  /* --------------------------------------------- */ Mi`t$hmP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E.yc"|n7l2  
/* --------------------------------------------- */ Ae<;b Of  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g}vU*g ;  
{s?hXB  
avqJ[R  
}~#qDrK  
看了之后,我们可以思考一些问题: s3~6[T?8  
1._1, _2是什么? / $'M  
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。 ])WIw'L!  
2._1 = 1是在做什么? RC!T1o~L  
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。 W#^p%?8pR  
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。 ?MiMwVR  
u7-0?  
x o72JJ  
三. 动工 3>z+3!I z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D.h<!?E%  
prxmDI   
z f^@f%R  
Q}#H|@  
template < typename T > >~&7D`O  
class assignment y|WOw(#  
  { CS"p3$7,  
T value; 'b_SQ2+A  
public : *Oy%($'  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?[lKft  
template < typename T2 > +jp^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  ur k@v  
} ; ` $[`C/h  
92*Y( >  
<%oT}K\;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %5 <t3 H"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2f 9%HX(5  
&oDu$%dkT  
1:"ZS ]i  
 TJb&f<  
  class holder AOCiIPw  
  { dr4m}v.  
public : E+eC #!&w  
template < typename T > 2V*<J:;wb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l3kBt-m  
  { l`{JxVg  
  return assignment < T > (t); oF0*X$_X  
} +L#):xr  
} ; y;HJ"5.Mw  
3. g-V  
j<i: rk|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +]{PEnJ  
Rs 0Gqx  
  static holder _1; .eDI ZX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ':,p6  
ivi&;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DVRbTz3V  
而不用手动写一个函数对象。 U,$^| Iz  
=v=H{*dWA  
GoKMi[b  
?s: 2~Qlu  
四. 问题分析 82z<Q*YP  
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。 T<ekDhlr  
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。 ]b@:?DX8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ((Wq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F}#=qBa[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t`A5wqm  
MbC&u:@ "v  
五. 问题1:一致性 {7o|*M  
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?| [2ZZPY9?Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c::Vh  
ekuRGG  
struct holder +JL"Z4b@R}  
  { g ??@~\Ov  
  // `)eqTeW  
  template < typename T > C$EvcF% 1  
T &   operator ()( const T & r) const %g%#=a;]q  
  { RIxGwMi%  
  return (T & )r; @Tf5YZ*  
} XZ&q5]PJI  
} ; {2%@I~US  
_{'HY+M  
这样的话assignment也必须相应改动: !8>tT  
F!yejn [  
template < typename Left, typename Right > ?gOZY\[ma  
class assignment 81U(*6  
  { Nv_"?er+y  
Left l; GvT'v0&+  
Right r; w.H\j9E l  
public : gj Ue{cb5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $+a2CZs!  
template < typename T2 > cwA+?:Ry}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p[-bu B]  
} ; EK}f-Xei  
]w|,n2DG  
同时,holder的operator=也需要改动: zi}dQsy6  
c1p*}T  
template < typename T > fmj-&6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]i@VIvYq  
  { rF5O?<(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nXqZkZE\  
} hSD uByoi  
R%N&Y~zH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d.uJ}=|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P$i?%P~  
|^E# cI  
return l(rhs) = r; n~k9Z^ $  
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。 gb_k^wg~1'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pjX')i<  
ryp@<}A]!d  
template < typename Tp > YWPAc>uw,  
class constant_t C/Dc1sj  
  { KCkA4`IeM  
  const Tp t; y2eeE CS]  
public : Awad!_VdHS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cC6W1K!  
template < typename T > C.$`HGv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C0F#PXU y  
  { <<P& MObqj  
  return t; kiFTx &gf  
} sX,oJIt  
} ; QeVM9br)m  
?gMxGH:B.&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v='h  
下面就可以修改holder的operator=了 G6(U\VFqO  
;F;`y),  
template < typename T > \^+=vO;A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ')/yBH9mR  
  { Dh|8$(Jt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =@>[  
} z`D;8x2b  
ggUJ -M'2h  
同时也要修改assignment的operator() n1xN:A  
?qt>;o|Ue  
template < typename T2 > 8j} CP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p}NIZ)]$  
现在代码看起来就很一致了。 "7pd(p *C  
#Xc6bA&  
六. 问题2:链式操作 Q1Sf7)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iVt*N$iZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7usf^g[dh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \P_1@sH=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }pa@qZXh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t*zBN!Wu_  
q|. X[~e|  
template < typename T > FU|c[u|z  
struct result_1 %K_[Bx{B  
  { 6* /o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H`$s63  
} ; {%5tqF  
C{ {DZ*  
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: L+PrV y  
;w,g|=RQ  
template < typename T > f`?Y+nu}  
struct   ref d aIt `}s  
  { L s=2!  
typedef T & reference; SPxgIP;IR  
} ; F.b;O :  
template < typename T > sSC yjS'T  
struct   ref < T &> AopC xaJ`  
  { ui,#AZQ#{4  
typedef T & reference; EF?@f{YY$n  
} ; EwcN$Ma  
4w:_4qyb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UJ_E&7,L  
HKk;oG  
template < typename T > eGS1% [  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MH`H[2<\!,  
  { )x-iru A:  
  return l(t) = r(t); BOLG#}sm  
} 9i8D_[  
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。 D84`#Xbi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O>z M(I+p  
wY2#xD  
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 WVp7H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YB h :  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )A a98Eu?2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,o}!pQ  
最后的布局是: fMn7E8.  
                Add h*f=  
              /   \ -bK#&o,  
            Divide   5 xr) Rx{)3h  
            /   \ t,;1?W#  
          _1     3 vIrLG1EK  
似乎一切都解决了?不。 2yhtJ9/  
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。 kEtYuf^  
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。 `J^J_s  
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: 9KVeFl  
=j 6amk-  
template < typename Right > AAkdwo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @ba5iIt  
Right & rt) const x[3kCa|4A  
  { -Rhxib|<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >+=)Q,|R  
} \eE0Rnaf-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BW}^n  
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。 M=$y_9#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Cd.pMoS  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O^I~d{M 5I  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 BYN<|=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >A|6 kzC  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: rp.S4;=Q9  
SI3ek9|XU  
template < class Action > 4`G":nE?We  
class picker : public Action h[%`'(  
  { 1sZwW P  
public : P@:#NU[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +I#5?  
  // all the operator overloaded KP7bU9odJ  
} ; 2As 4}  
W|3XD-v@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 J4h7] qt  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `,4"[6S  
FfN==2:b  
template < typename Right > HH3WZ^0>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !}^c.<38Q  
  {  B&#TbKp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dRyK'Xr  
} 0O?B!Jr]RM  
0 ]U ;5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &"fMiK3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u4NMJnX  
PIn'tV  
template < typename T >   struct picker_maker b5 YE4h8%  
  { "g\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g>x2[//pk  
} ; Ze'AZF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u#?K/sU  
  { to^ &:  
typedef picker < T > result; 3@?#4]D{'  
} ; Ob?>zsx  
Y:]~~-f\~  
下面总的结构就有了: I@a7AuOw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZPn`.Qc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]v@#3,BV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q(e&{pbM)  
至此链式操作完美实现。 C<2vuZD  
X^#48*"a  
0]{h,W3]@[  
七. 问题3 @"-<m|lM  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %xf6U>T  
4s~Y qP{K  
template < typename T1, typename T2 > IP$^)t[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |uQJMf[L)  
  { qr$=oCqa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s d>&6 R^  
} kg7oH.0E  
g/W<;o<v(I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: cUaLv1:HI  
R~CQ=KQ.  
template < typename T1, typename T2 > eCMcr !.  
struct result_2 ?UoA'~=  
  { 1?`,h6d*=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /}r%DND'  
} ; \y{Bnp5h  
s%>>E!Qi_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? T.GY  
这个差事就留给了holder自己。 :^71,An >E  
    *f$mSI=  
f GE+DjeA  
template < int Order > /K:M ,q  
class holder; Wu<  
template <> rAwq$!xx  
class holder < 1 > JSt%L|}Y  
  { tX cc#!'4C  
public : VjSb>k   
template < typename T > K0yTHX?(.  
  struct result_1 K7Kd{9-2  
  { <)n1Z[4  
  typedef T & result; 3 zp)!QJi  
} ; K!"[,=u_  
template < typename T1, typename T2 > g4&zBn  
  struct result_2 X3#|9  
  { Am%zEt$c  
  typedef T1 & result; %+i g7a:  
} ; BHOxwW{  
template < typename T > <w(UDZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;#P@(ZVT  
  { {f3)!Pei`J  
  return (T & )r; m'XzZmI  
} Fd2Eq&:en$  
template < typename T1, typename T2 > HlBw:D(z:^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SJ^.#^)  
  { Z$kff-Y4  
  return (T1 & )r1; OqtQLqN  
} t=NPo+fm  
} ; Y2!OJuyGc  
j?29_Az  
template <> 1]aM)},  
class holder < 2 > mQtGE[  
  { }k.-xaj  
public : oU% rP  
template < typename T > "'p:M,:  
  struct result_1 =Bi>$Ly  
  { t8\F7F P  
  typedef T & result; )\l}i%L:  
} ; gpVZZ:~  
template < typename T1, typename T2 > Yvs)H'n=  
  struct result_2 *oL?R2#7  
  { vXLiYWo  
  typedef T2 & result; 63QMv[`,  
} ; f{FW7T}O2  
template < typename T > y/h~oGxy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {*ATY+  
  { wAkpk&R  
  return (T & )r; 3bu VU& ap  
} e3"GC_*#  
template < typename T1, typename T2 > Yw"o_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }L>}_NV\  
  { @X?DHLM  
  return (T2 & )r2; QUVwO m  
} q6f+tdg=  
} ; 3h aYb`  
W~aVwO'(  
!fZ\GOx  
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> >。 w<<>XIL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n'9Wl'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d^mw&F)S  
/@X!  
return l(i, j) = r(i, j);  U2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T=(/n=  
t,M _  
  return ( int & )i; *BH*   
  return ( int & )j; X#'DS&{  
最后执行i = j; E?z3 D*U  
可见,参数被正确的选择了。 [-_3Zr  
IP7j)SM!  
qc2j}D0  
sI7d?+  
vm"LPwSk>  
八. 中期总结 z6]dF"N  
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: >0Y >T6!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x :\+{-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rCGXHbj%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $~!%Px)  
R2vT\ 6xv  
BCYTlxC'  
%i{Z@  
U<gM gA  
@)1>ba  
九. 简化 zflfV!vAg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Gole7I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &l"/G%W  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jzI70+E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >!848J  
  +-*/&|^等 Ck d@|  
2. 返回引用。 7DDd 1"jE  
  =,各种复合赋值等 ?;zu>4f|  
3. 返回固定类型。 a\>+!Vq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GPz0qK  
4. 原样返回。 _v bCC7Bf8  
  operator, Y<-h#_  
5. 返回解引用的类型。 FeoI+K A  
  operator*(单目) jj_z#6{  
6. 返回地址。 0^$L{V  
  operator&(单目) bc=,$  
7. 下表访问返回类型。 g5M=$y/H  
  operator[] $s+/OgG4H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  (-Cxv`7  
  operator<<和operator>> nNz1gV:0X  
]6L;   
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。 <*EMcZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?!^ow5"8  
n75)%-  
template < typename Left > k>E^FB=  
struct value_return $9+|_[ ]v.  
  { FlGU1%]m  
template < typename T > pqe7a3jr  
  struct result_1 |eykb?j`  
  { uzg(C#sp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WJWi'|C4  
} ; k-IL%+U  
p[R4!if2  
template < typename T1, typename T2 > m:B9~ lbT+  
  struct result_2 E@ J/_l;  
  { M2H +1ic  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uonCD8  
} ; #(swVo:+E  
} ; h ` qlI1]  
F-AU'o *  
Ipro6 I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yN[aBYJx,M  
[NE|ZL~  
下面我们来剥离functor中的operator() A12EUr5$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5.ibH  
F t/yPv  
return l(t) op r(t) XSk*w'xO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =~zsah6N  
return op l(t) hr$Wt ?B  
return op l(t1, t2) }`KK  
return l(t) op 5~D(jHY;  
return l(t1, t2) op ebno:)  
return l(t)[r(t)] /2^"c+/'p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]%M&pc3U  
<*JFY%y "  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qm^|7m^  
单目: return f(l(t), r(t)); "5<:Dj/W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ( jACLo  
双目: return f(l(t)); GuK3EM*_  
return f(l(t1, t2)); P5Lb)9_Jw  
下面就是f的实现,以operator/为例 L~oy|K67  
"<Ozoo1&w  
struct meta_divide L4O.=*P1  
  { fGZ56eH:  
template < typename T1, typename T2 > &Va="HNKt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W(pq_H'  
  { .~$!BWP  
  return t1 / t2; {p\ll  
} e"oTlB  
} ; /H4Z.|@  
.RNY}bbk  
这个工作可以让宏来做: E7'  
'0-YFx'U0V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \SSHjONX  
template < typename T1, typename T2 > \ 8Q%g<jX*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CvhVV"n  
以后可以直接用 >$$z6A[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CbGfVdw/c  
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 j,n\`7dD$  
(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。。。) [)+wke9  
6am g*=]  
9xi nX-x;n  
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 5P Zzaz<  
E5aRTDLq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K;z$~;F  
class unary_op : public Rettype _(zZrUHB  
  { Ez8k.]qu  
    Left l; {FQ@eeU  
public : Vv54;Js9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @An}  
0=0,ix7?#  
template < typename T > \sMe2OL#z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *\.8*6*$!  
      { rJZR8bo  
      return FuncType::execute(l(t)); (> W \Nf  
    } l~]D|92  
'-U&S  
    template < typename T1, typename T2 > ]p8 zT|bv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * N]^(+/A  
      { .k:heN2-x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ">._&8KkE0  
    } 0iYo&q'n  
} ; _01wRsm%2  
nb<e<>L  
u,V_j|(e  
同样还可以申明一个binary_op _tUh*"e&  
\q($8<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {xAd>fGG+y  
class binary_op : public Rettype vPz$+&{I  
  { y\omJx=,  
    Left l; gw!d[{#  
Right r; oXjoQ  
public : 9X?RJ."J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +4$][3.  
@XJ#oxM^  
template < typename T > ?K+q~DzNSD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~NZL~p  
      { ;j.-6#n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F\, vIS  
    } [~PR\qm  
Ur]/kij  
    template < typename T1, typename T2 > 6P3h955c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8a3:)  
      { lE gjv,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h@E7wp1'~  
    } c/Fgx/hr  
} ; c]h@<wnv  
0SfW:3  
B0U(B\~Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Bn9#F#F<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m]vS"AdX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m/Erw"Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 hq&|   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @DIEENiM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #dKy{Q3he  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Vm8@ LA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )X;051Q  
下面是修改过的unary_op j+fib} 8}  
`Xz!apA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G^N@ r:RS  
class unary_op 4Q/{lqG  
  { OP<N!y?[  
Left l; "u]&~$  
  GeDI\-  
public : ,]:Gn5~  
~`Rar2%B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?JG^GD7D  
D2g/P8.<A  
template < typename T > d<+hQ\BF,  
  struct result_1 w >2sr^!y  
  { /o%VjP"<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; obE8iG@H  
} ; }zks@7kf  
Unv'm5/L  
template < typename T1, typename T2 > L2+cVR  
  struct result_2 y>.t[*zT  
  { $|xSM2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n\)1Bz  
} ; <}:` Y"  
 z3]W #  
template < typename T1, typename T2 > }tw+8YWkz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V3# ms0  
  { ;W+8X-B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  63 'X#S  
} MT"&|Og  
)=sbrCl,C/  
template < typename T > =6qTz3t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xL1Li]fM!'  
  { S.4+tf 7+  
  return OpClass::execute(lt(t)); iMt3h8  
} rrr_{d/  
d|oO2yzWv  
} ; ]/kpEx  
i^e8.zgywF  
;1[Z&Uv8  
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 8q%y(e  
好啦,现在才真正完美了。 "!D y[J  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^~I@]5Pq  
+}N'Xa/Jt  
template < typename Right > (ix.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l_/(J)|a  
  { CvmIDRP*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lyX3'0c  
} Vi:^bv  
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。 W^H3=hZ  
.=9WY_@SZ  
:^PksR  
);%H;X+x  
_crhBp5@T3  
十. bind ka!v(j{E  
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。 ,5"(m?[m  
先来分析一下一段例子 qx b]UV,R  
oWL_Hh%-f`  
|mE;HvQF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }mXYS|{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QOo'Iv+EL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *Q^ z4UY  
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。 ) jH`lY)1  
我们来写个简单的。 | bz%SB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BaW4 s4u  
对于函数对象类的版本: -1Dq_!i  
p d#Sn+&rf  
template < typename Func > 6_4 B!  
struct functor_trait 7M~sol[*  
  { Nwz?*~1  
typedef typename Func::result_type result_type; eFG(2OVg}M  
} ; RzjUrt  
对于无参数函数的版本: l>}f{az-T  
<BED&j!qvP  
template < typename Ret > t$z[ ja=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^\AeX-q2v'  
  { u30D`sky  
typedef Ret result_type; K\rQb  
} ; ?' .AeoE-  
对于单参数函数的版本: m<hP"j  
KF00=HE|]  
template < typename Ret, typename V1 > .a]#AFX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {?eUAB<  
  { <kdlXS>J.  
typedef Ret result_type; 3}<U'%sd  
} ; [p9v#\G; [  
对于双参数函数的版本: dv>n38&mDQ  
bO2?DszT5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *$g!/,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z;Hkx1  
  { M/quswn1  
typedef Ret result_type; ,< x/  
} ; *u1q7JFQk  
等等。。。 &jHsFS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VFL^-tXnA^  
"vSKj/]  
template < typename Func > NC%hsg^0/  
struct func_return 4}h}`KZZ  
  { yl~_~<s6  
template < typename T > ^~;ia7V&2  
  struct result_1 "0PrdZMx  
  { W~'xJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )"pvF8JR%3  
} ; R~4X?@ZB  
n(J>'Z  
template < typename T1, typename T2 > RyJy%| \-S  
  struct result_2 xKG7d8=  
  { );h(D!D,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^obuMQ;  
} ; 9pqsr~  
} ; Bi:lC5d5?  
din,yHu~  
Bzrnmz5S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3T)rJEN A  
}yEV&& @  
template < typename Func, typename aPicker > w'2FYe{wj  
class binder_1 J+`aj8_B  
  { ixu*@{<Z(  
Func fn; y|}~"^+T  
aPicker pk; $] We|  
public : #m.e9MU  
v 49o$s4J  
template < typename T > F'Y ad  
  struct result_1 cRVL1ne  
  { . ,^WCyvq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2|,L 9  
} ; Reikf}9Q  
#[#evlr=  
template < typename T1, typename T2 > Q?k *3A  
  struct result_2 {R!yw`#^B  
  { 6P1s*u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ma~#E$i&  
} ; HrBJi  
a/j;1xcc<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F3}MM dX  
{h?pvH_>  
template < typename T > z%YNZ ^d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t]LiFpy2IC  
  { a:)FWdp?9  
  return fn(pk(t)); R ZY=c  
}  vmqa_gU\  
template < typename T1, typename T2 > il5C9ql$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X&pYLm72;  
  { 8%7%[WC#  
  return fn(pk(t1, t2)); &:&89<C'  
} ?bB>}:~j)  
} ; *p}mn#ru-  
gF{ehU%  
^3$l!>me  
一目了然不是么? q H}8TC  
最后实现bind lGd'_~'=  
1MLL  
OyZR&,q  
template < typename Func, typename aPicker > JN0h3nZ_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) + Q-b}  
  { tK%ie\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N)X Tmh2v|  
} '47 b"uV  
!g|O.mt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b/'bhE=  
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。 d05xn7%!{  
_Je 4&KU  
十一. phoenix }%_|k^t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zhq_ pus"a  
$D^\[^S  
for_each(v.begin(), v.end(), P8d  
( +~^S'6yB  
do_ iS$[dC ?N  
[ GJ,&$@8)  
  cout << _1 <<   " , " 3f7zW3F  
] =?RI`}vw_H  
.while_( -- _1), =0)|psCsM  
cout << var( " \n " ) m TE(J Zt  
) (C!p2f  
); V?u#WJy/  
d&#_t@%  
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: v~nKO?{   
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 E\[BE<y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3oCI1>k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o1.~g'!^  
${ {4L ?7  
+U o NJ   
template < typename Cond, typename Actor > o<Zlm)"%1  
class do_while | &X<-  
  { 3V k8'  
Cond cd; U]3!"+Y1P  
Actor act; hd)Jq'MCS  
public : 54_}9_g  
template < typename T > }'oU/@yG  
  struct result_1 X1^VdJE  
  { TA[%eMvA  
  typedef int result_type; WX&IQ@  
} ;  T~[:oil  
\O|SPhaIf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7Jn%XxHq  
]Z!Y *v  
template < typename T > #J[g r_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C`.YOkpj  
  { nrl?<4 _  
  do t1']q"  
    { uavATnGO{B  
  act(t); 4=yzf  
  } ?2<) Jw  
  while (cd(t)); mfr aw2H  
  return   0 ; $C[z]}iOi  
} X7*F~LFr j  
} ; 46C%at M0}  
._}}@V_/  
LqWiw24#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WcN4ff-  
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。 :aNjh  
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。 -"[4E0g0  
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。 v vErzUxN  
下面就是产生这个functor的类: cIU2qFn[  
Z<vz%7w  
A0{xt*g   
template < typename Actor > ]es|%j 2  
class do_while_actor uMcI'=  
  { 'm`O34h  
Actor act; 8~'cP?  
public :  Ng#psN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B"43o7C  
x"2p5T7*>  
template < typename Cond > _^<vp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cd%5XD^  
} ; , 'pYR]3  
L ]')=J+  
bQaRl=:[:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6N@=*0kh-  
最后,是那个do_ *l_a=[<[  
'}hSh  
\RDN_Z  
class do_while_invoker u3h(EAH>  
  { g0,~|.  
public : 7Jb&~{DVk  
template < typename Actor > $[T ~<I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $JFjR@j  
  { 2Io| ?  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0)dpU1B#M  
} (TeH)j!  
} do_; s\*p|vc  
$xu2ZBK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zo=,!@q(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PF4[;E S'  
最后来说说怎么处理break和continue Il =6t  
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。 2"6L\8hd2  
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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