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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HvLx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8T?D#,/  
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, /_qW?LKG/  
_bn "c@s  
+sT S1t  
2uLBk<m5c  
  class filler [ahK+J  
  { TX).*%f [r  
public : 8e32NJ^k~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1\ Gxk&  
} ; ,#U[)}im  
u\Y3h:@u  
)=pa*  
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: ],s{%a5wC  
t W}"PKv  
#\Zr$?t|V  
aUk]wiwIR9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y}1Pc*  
.t7ME{  
DM,)nh6'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {"c`k4R  
nrg$V>pD  
nzU;Bi^m  
lokKjs  
二. 战前分析 mgMa)yc!dp  
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 $f6. j  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a:Nf +t  
+ w/B3 b  
D)tL}X$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4W#DLip9  
  /* --------------------------------------------- */ 1gQ_76Yck  
vector < int *> vp( 10 ); 8SA" bH:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6aLRnH"Ud  
/* --------------------------------------------- */ +xd@un[r<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,b4oV  
/* --------------------------------------------- */ Qk >9o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?|~KF:,#}  
  /* --------------------------------------------- */ G=]ox*BY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 60 %VG  
/* --------------------------------------------- */ .N7<bt@~)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N\|BaZ%>|  
q@g#DP+C  
Z~F*$jn  
Lt ^*L% x  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3N 5@<:2`  
1._1, _2是什么? w{ ;Sp?Os  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %o 5'M^U  
2._1 = 1是在做什么? {Fqwr>e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K|Eelhm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 O>'tag  
y)"rh/;  
S+"Bq:u"  
三. 动工 UVXSW*$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H32o7]lT  
1[J|AkN  
e{9~m  
0' oXA'L-J  
template < typename T > bYoBJ #UX  
class assignment zk"8mTg  
  { y+Hz(}4  
T value; 7377g'jL  
public : :%Oz:YxC/  
assignment( const T & v) : value(v) {} DJ*mWi.  
template < typename T2 > d14n>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yM7Iq)o6u  
} ; =H3tkMoi2  
<nb%$2r1  
:Nv7Wt!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X&kp1Ih<^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1= 7ASS9  
R}cNhZC  
CmV &+C$V%  
h!v< J  
  class holder -7]j[{?w  
  { ]<C]`W2{  
public : #UhH  
template < typename T > ]%y>l j?Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6M. |W;  
  { &x[7?Y L  
  return assignment < T > (t); IRwtM'%0  
} /Q3\6DCl  
} ; ZX64kk+  
vg5_@7  
s'oNW  
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: $XTtDUP@  
k=[s%O 6H  
  static holder _1; fBctG~CJH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oda,  
* m^\&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vXRY/Zzj1  
而不用手动写一个函数对象。 jeJgDAUv  
p7@R+F\.};  
 5QLK  
AB`.K{h  
四. 问题分析 \0d'y#Gp*  
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。 V^&*y+  
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<SQ5M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P3: t 4^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DrkTM<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a!E22k?((z  
iGu%_-S  
五. 问题1:一致性 eF22 ~P  
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?| No} U[u.O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -]HZ?@  
%Qlc?Wl:  
struct holder xBA"w:<  
  { ESIP+  
  // 5C9b*]-#  
  template < typename T > 26rg-?;V^  
T &   operator ()( const T & r) const UGI<V!  
  { P .m@|w&.K  
  return (T & )r; T5."3i  
} $vfgYl4q  
} ; <3x%-m+p4  
]*\MIz{56'  
这样的话assignment也必须相应改动: z6C(?R  
ERV]N:(  
template < typename Left, typename Right > q\?s<l63  
class assignment 'UIFP#GtFO  
  { 3TF_$bd{  
Left l; *uhQP47B  
Right r; >8"Svt$  
public :  7;fC%Fq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %-540V{q  
template < typename T2 > BsIF3sS#9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .Q,"gsY  
} ; oQ<[`.s  
#5@(^N5p`  
同时,holder的operator=也需要改动: 2!J#XzR0W  
!H\o Qv-I  
template < typename T > T,pr&1]Lw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 112 WryS  
  { FBNLszT{L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S)WxTE9  
} \5r^D|Rp}  
]`&_!T  
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。 My8d%GfM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K$,Zg  
K6IT$$g  
return l(rhs) = r; lmzHE8MUNu  
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。 \%a0Lp{ I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *OG<+#*\_?  
.KA-=$~J1  
template < typename Tp > MeEa|.  
class constant_t u /F!8#  
  { )}@D\(/@  
  const Tp t; SsZC g#i  
public : T7 ,]^ 1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M*zpl}  
template < typename T > Z!"-LQJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bej(Ds0  
  { 3x+lf4"  
  return t; gZ,h9 5'  
} 9p W~Gz  
} ; F/s n"2  
H -Mb:4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >3uNh:|>/  
下面就可以修改holder的operator=了 |H?t+Dyn)q  
t eY@) F  
template < typename T > f*o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &>JP.//spi  
  { -#|;qFD]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GmH DG-  
} n~I-mR)"  
'C'mgEl%L  
同时也要修改assignment的operator() V"YeF:I  
g< j)  
template < typename T2 > B)JMughq_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U]cXE1c>F  
现在代码看起来就很一致了。 1rm\u%  
yvYMk(LSF  
六. 问题2:链式操作 B0@ Tz39=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E_ns4k#uG  
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。 !Km[Qw k-  
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。  i0=U6S:#  
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。 )E^S+ps  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ukiWNF/  
w2DC5ei'  
template < typename T > P.]h`4  
struct result_1 <V&0GAZ  
  { cb}zCl j o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }DhqzKl  
} ; m+(Cl#+  
:PO./IBX  
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: xo[o^go  
7ch9Pf  
template < typename T > n28JWkK8  
struct   ref *] i hc u  
  { j"qND=15  
typedef T & reference; WNyW1?"  
} ; ,PlH|  
template < typename T > mwAN9<o  
struct   ref < T &> b80#75Bj>  
  { Uy?jVPL  
typedef T & reference; KQ\K :#  
} ; %qc_kQ5%  
Aw#<:6-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &6sF wK  
Pq /5Dy  
template < typename T > mnpk9x}m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U=n7RPw  
  { sYKx 3[V/  
  return l(t) = r(t); 0 +=sBk (  
} rB[J*5v  
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。 8['R D`O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7+HK_wNi  
@c|=onx5  
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 j9 nw,x$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: & zDuh[j}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !5ps,+o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (y9KO56.V&  
最后的布局是: a4*v'Xc5  
                Add  t`o"K  
              /   \ 6`e{l+c=F  
            Divide   5 EX]+e  
            /   \ +CSpL2@  
          _1     3 iH(7.?.r  
似乎一切都解决了?不。 \YvG+7a  
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。 ;.}L# '0j  
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。 z D{]3pg  
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: ~` tuPk~l  
tYjG8P#  
template < typename Right > {nmG/dn {  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y% iqSY  
Right & rt) const NW\CEJV  
  { u zZ|0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _(m72o0g>>  
} Sz0PZtJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -@N-i$!;J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b31$i 5{  
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。 u({^8: AYu  
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-8>@s jy8  
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。 I}8e"#  
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? #49l\>1 z  
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: Z ]A |"6<  
3BM z{ny=  
template < class Action > i%i~qTN  
class picker : public Action WDc[+Xyw  
  { :C5w5 Vnj  
public : !u7KgB<=/F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R_EU|a  
  // all the operator overloaded ZKi&f,:  
} ; //8W">u  
k{vj,#  
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。 = 3(v4E':5  
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,_L}  
vobC/m  
template < typename Right > _T)y5/[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,6+j oKe-  
  { !S?Fz]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t 24`*'  
} R}oN8  
J4qk^1m.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \;7U:Y$v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uEgR>X>  
. X!!dx1<  
template < typename T >   struct picker_maker 9a_P 9s3w  
  { p[4 +`8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <EC"E #p  
} ; [Qs`@u<%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qGX@mo({  
  { q^[t</_ N  
typedef picker < T > result; KR.;X3S}  
} ; hWly8B[I  
~W @dF~r  
下面总的结构就有了: )?{<Tt@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  ~&~4{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ..yV=idI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :'DX M{  
至此链式操作完美实现。 EC,,l'%a|/  
HQ+{9Z8 ?5  
rl.K{Uad  
七. 问题3 U)dcemQY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hp -|a  
i&DbZ=n2  
template < typename T1, typename T2 > [Fh YQI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J@>|`9T9$  
  { >FE8CH!W&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _4oAk @A  
} "e-z 2G@z  
ztU"CRa8  
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: ltOS()[X  
g:uVl;>  
template < typename T1, typename T2 > J *LPv9)  
struct result_2 L\mF[Kd#+T  
  { ?EUg B\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \zU<o~gs  
} ; F,vkk{Z>  
@*rMMy 4  
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? 0^*,E/}P&  
这个差事就留给了holder自己。 ;[o:VuTs  
    K2*rqg  
IWYQ67Yj   
template < int Order > h`U-{VIrqi  
class holder; 7bYwh8  
template <> R\cx-h*  
class holder < 1 > R.i ]6H!  
  { w*{{bISw|  
public : +1#oVl!  
template < typename T > [ as,AX  
  struct result_1 lAnOO5@8  
  { ~;?mD/0k  
  typedef T & result; v[|-`e*  
} ; uWx<J3~q.  
template < typename T1, typename T2 > YXo?(T..  
  struct result_2 L%H\|>k`  
  { 4!14: mq  
  typedef T1 & result; l|+$4 Nb2  
} ; XR]bd  
template < typename T > `Fcr`[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6}Y==GP t  
  { HB#!Dv&'  
  return (T & )r; iUz?mt;k  
} ok6t| 7sq  
template < typename T1, typename T2 > 5~pxu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wYe;xk`>  
  { ty5# a  
  return (T1 & )r1; (J4( Ge  
} 4Kt0}W  
} ; ##By!F TP  
!hJ!ck]M  
template <> 8'E7Uj  
class holder < 2 > Y*b$^C%2  
  { h>>~Bi  
public : !]?kvf-3e  
template < typename T > %>/&&(BE  
  struct result_1 K:e[#b8 :R  
  { k@9hth2Q  
  typedef T & result; >'#vC]@  
} ; n?c[ E+i;  
template < typename T1, typename T2 > 9e.v[K~  
  struct result_2 W)Mz1v #s  
  { l ?b*T#uIk  
  typedef T2 & result; IJ5'n  
} ; .5>]DZn6  
template < typename T > mS}.?[d"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HoX={^aG%  
  { cxQ %tL+S&  
  return (T & )r; SnX)&>B  
} F<iV;+  
template < typename T1, typename T2 > 6J- /%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >B``+ Z^2  
  { t%,:L.?J#  
  return (T2 & )r2; yD$d^/:  
} 45BpZ~-  
} ; J@i9)D_  
zXUB6. e  
#zgO_ H  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 DGTE#?'(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^} Y}Iz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K[?@nl?,z  
(QojIdHt  
return l(i, j) = r(i, j); Myn51pczl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H}&JrT95  
zgGJ<=G.  
  return ( int & )i; I\-M`^@  
  return ( int & )j; 4Wvefq"  
最后执行i = j; *>:<  
可见,参数被正确的选择了。 ? 47"$=G  
M17+F?27M  
7$Wbf4  
hW~UJ/$  
<Mj{pN3  
八. 中期总结 5zZQt +Ip  
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: ugj I$u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }Q\+w,pJgN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p Djt\R<f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r? }|W2^%  
S !lrnH  
6Hy_7\$(-  
']sj W'~  
(7&b)"y  
<gFisc/#r  
九. 简化 WlW%z(RC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0N]\f.=`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j B1ZF#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {: \LFB_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 De{ZQg)  
  +-*/&|^等 .!+7|us8l\  
2. 返回引用。 ,h/l-#KS  
  =,各种复合赋值等 f;OB"p  
3. 返回固定类型。 /<-=1XJI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zK_P3r LsS  
4. 原样返回。 %h,&ND  
  operator, (F3R!n  
5. 返回解引用的类型。 f `}/^*D  
  operator*(单目) bVa?yWb.  
6. 返回地址。 .kkhW8:  
  operator&(单目) WWOt>C~zV  
7. 下表访问返回类型。 r=7!S8'  
  operator[] `}L{gssv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )J+A2>  
  operator<<和operator>> ~J#Z7y]p!j  
 M_%c9g@x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z yp3 +|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bI(8Um6m  
<$Sl%DoS  
template < typename Left > O.\\)8xA  
struct value_return 4#:Eq=(W  
  { Jk7 Am-.0  
template < typename T > MZWv#;.]  
  struct result_1 8^_e>q*W  
  { 2}* 8( 32  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; se]&)%p[  
} ; darbL_1  
oSjYp(h:  
template < typename T1, typename T2 > f<|*^+  
  struct result_2 ][#|5UK8L  
  { M^hz<<:$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a({N}ZDo  
} ; Ro `Xs.X  
} ; =1VZcLNt  
rQ2TPX<?a  
l[%=S!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N_Zd.VnY  
K:Z(jF!j  
下面我们来剥离functor中的operator() qzO5p=}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: suFk<^3  
vCK+v r!  
return l(t) op r(t) ~v:IgS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6V@_?a-K  
return op l(t) jP2#w{xq  
return op l(t1, t2) Y7I\<JG<  
return l(t) op |;d#k+/;  
return l(t1, t2) op |YV> #l  
return l(t)[r(t)] e"{"g[b/7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >,_0Mem2Rr  
8$Zwk7 w8A  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m~P30)  
单目: return f(l(t), r(t)); =w"Kkj>%oh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); / ;[x3}[  
双目: return f(l(t)); JR&yaOws  
return f(l(t1, t2)); 5v`lCu]  
下面就是f的实现,以operator/为例 :)T*:51{#  
8K8jz9.s  
struct meta_divide cnw+^8  
  { ?Pf#~U_  
template < typename T1, typename T2 > c9c3o{(6Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7&%HE\  
  { #N~1Y e  
  return t1 / t2; nG{o$v_|  
} 5~im.XfiVx  
} ; 0 VG;z#{J  
@0NWc c+  
这个工作可以让宏来做: nII#uI /!q  
]w$cqUhM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \d]Y#j<  
template < typename T1, typename T2 > \ E $W0HZ'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z5*(xony0  
以后可以直接用 N[fwd=$\#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xirq$sEl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kg7 bZ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) vifw FPe  
F+ RE  
b35 3+7"|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C~"UOFX  
i3d 2+N`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0w< ilJ  
class unary_op : public Rettype sX3qrRY  
  { L$+_  
    Left l; ;O{bF8 U  
public : >ke.ZZV?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oR,zr  
_iEnS4$A8  
template < typename T > "O|.e`C%^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | WTWj  
      { .jC5 y&  
      return FuncType::execute(l(t)); q@ ;1{  
    } ("}C& 6)cB  
9k6/D.Dz  
    template < typename T1, typename T2 > uqa pj("  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BIew\N  
      { V}7)>i$A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bhbTloCR  
    } G`Z<a  
} ; 3hje  
%X}vuE[[UC  
ka ;=%*7T  
同样还可以申明一个binary_op JRZp 'Ln  
D]rYg'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !_~ /Y/M  
class binary_op : public Rettype _5(1T%K)  
  { +xsGa{`  
    Left l; "USzk7=&.  
Right r; %6Vb1?x  
public : v0=v1G*rvJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c#1kg@q@  
~RwoktO  
template < typename T > suW|hh1/Ya  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )C{20_  
      { Am*lx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;*9<lUvu  
    } J7aYi]vI  
.3VL  
    template < typename T1, typename T2 > e>.^RtDF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ja/wI'J<  
      { eH!V%dX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {D :WXvI  
    } iQT0%WaHl  
} ; }~ N\A  
Ea'jAIFPpO  
\/gf_R_GN  
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 05\0g9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .a(G=fk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }$qrNbLJ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 skTa IGRL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t%5bDdo  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [e@m -/B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OI78wG  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vWrTB   
下面是修改过的unary_op ?EPHq, E  
WS(m#WFQr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f8=qnY2j  
class unary_op d#$Pf=}  
  { 5L~lF8  
Left l; IMM sOl  
  So e2Gq  
public : f7!48,(fB  
% WXl*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S1@r.z2L  
,aBy1K  
template < typename T > {hN<Ot  
  struct result_1 !7Qj8YmS  
  { I|K!hQ"m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nN@ Ch  
} ; E_[a|N"D  
z8%qCq  
template < typename T1, typename T2 > zSk`Ou8M  
  struct result_2 %[9ty`UE  
  { MtF0/aT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lcy+2)+  
} ; qwnVtD  
;;XY&J  
template < typename T1, typename T2 > bwP@}(K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Ucv<S  
  { HINk&)FC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]q[(z  
} kTT%< e  
%H&WihQ  
template < typename T > dn?'06TD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a.JjbFL  
  { |22vNt_  
  return OpClass::execute(lt(t)); `' EG7  
} qdKqc,R1{  
3XQe? 2:<  
} ; 5 $$Cav  
1q5S"=+W[  
Q8QB{*4  
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 vdB2T2F  
好啦,现在才真正完美了。 i^Jw`eAmT  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;#IrHR*Bk  
K7(k_4  
template < typename Right > >hq{:m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O'#;Ge/,  
  { w'$>E4\   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7t}s5}Z 4  
} k{b|w')  
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。 uysTyzx  
F$1{w"&  
a_{'I6a*,  
C!+PBk[9  
tX1`/}``  
十. bind )\2KDXc  
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。 /38I (0  
先来分析一下一段例子 5rCJIl.  
f? GoBh<  
$ve$Sq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i[FYR;C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tSoF!@6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y:$qX*+9e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3$:F/H  
我们来写个简单的。 }aXSMxCd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,WnZ^R/n  
对于函数对象类的版本: '/9MN;_  
wxj}k7_(`A  
template < typename Func > QfPw50N;  
struct functor_trait KD+&5=Y  
  { -a~n_Z>_  
typedef typename Func::result_type result_type; /uDcJ1u66  
} ; gM]E8%;{  
对于无参数函数的版本: B^zg#x#8  
Lyn{Uag  
template < typename Ret > ;~[}B v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1tiOf~)  
  { w\N\J^5,Q  
typedef Ret result_type;  ^4Xsdh5  
} ; 45< gO1  
对于单参数函数的版本: /0|1xHs  
oAB:H \  
template < typename Ret, typename V1 > `nEqw/I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f O+lD  
  { ?Ov~\[) F  
typedef Ret result_type; T@#?{eA  
} ; 8 *{jxN'M  
对于双参数函数的版本: :)B1|1  
}0@@_Y]CC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s?->2gxhx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y+vIU*O  
  { +\&6Zbn  
typedef Ret result_type; ~=[5X,Ta  
} ; U#iW1jPE2  
等等。。。 ed_+bCNy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p8YOow7)  
Ik5V?  
template < typename Func > ohJDu{V  
struct func_return M}CxCEdDB]  
  { !Yn#3c  
template < typename T > dhJ=+Fz"w  
  struct result_1 #^9k&t#!6  
  { 3b_/QT5!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0CXXCa7!  
} ; <6,,:=#  
h>cjRH?e  
template < typename T1, typename T2 > 'X6Y!VDd  
  struct result_2 P(Zj}tGN  
  { 8==M{M/eM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KECW~e`  
} ; di9OQ*6a7  
} ; ^u"WWLZ  
0nB[Udk?  
FyPG5-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UhkL=+PD  
O#O"]A  
template < typename Func, typename aPicker > $ #GuV'  
class binder_1 c9CFGo?)N  
  { ;E.f%   
Func fn; =ePX^J*M'  
aPicker pk; wxPl[)E  
public : ,`YBTU  
'!?t+L%gO  
template < typename T > |r)QkxdU,  
  struct result_1 <&#]|HGc  
  { .q4$)8[Pg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9Hb|$/FD  
} ; {.KD#W $5  
P2C>IS  
template < typename T1, typename T2 > P{_%p<:V  
  struct result_2 M3F1O6=4j  
  { K[/L!.Ag  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PN<Vqt W  
} ; EfpMzD7/(  
Ij =NcP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]SPuNBsy)  
:2 :VMIa  
template < typename T > ]vs}-go  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H8dS]N~[Y  
  { :i0;jWc b  
  return fn(pk(t)); 3^fwDt}  
} y&O?`"Uv/M  
template < typename T1, typename T2 > G{>PYLxOb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e"bzZ!c&~V  
  { L$ sENOm  
  return fn(pk(t1, t2)); ) )FLM^dj  
} &ynAB)  
} ; y0&vsoT  
-vY5h%7kf  
t?PqfVSq  
一目了然不是么? ScD E)r  
最后实现bind =>evkaj  
mXS]SE  
XK@&$~iA3  
template < typename Func, typename aPicker > 3RvDX p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mv~?1aIKD  
  { zb"4_L@m2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PeqW+Q.  
} 3tJfh=r=1  
!~R<Il|B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !.t D.(XP  
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。 74:~F)BP  
rKFnivGT  
十一. phoenix $M!iQ"bb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w4}Q6_0v  
K{`R`SXD  
for_each(v.begin(), v.end(), lA1  
( p[].4_B;  
do_ Tbv w?3  
[ ~tRGw^<9  
  cout << _1 <<   " , " w3sU&  |N  
] UA2KY}pz5  
.while_( -- _1), q 165S  
cout << var( " \n " ) (U# Oj"  
) $\/^O94-l  
); kN{$-v=K  
aT}Hc5L,b  
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: v7KBYN  
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 cqJXZ.X C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I=<Qpd4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: } S]!W\a  
oA7DhU5n  
2@ 9?~?r  
template < typename Cond, typename Actor > G/(,,T}eG  
class do_while %D:VcY9OC  
  { S$$SLy:P  
Cond cd; <rK[&JlJ  
Actor act; 4'*.3f'bp  
public : _xm<zy{`S  
template < typename T > }d>.Nj#zh  
  struct result_1 QKq4kAaJ!  
  { |%ZJN{!R  
  typedef int result_type; :3D6OBkB  
} ; YG:^gi  
(Sgsy^|N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6jgP/~hP>N  
<Lxp t  
template < typename T > w{xa@Q]t-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oe|;>0yf  
  {  4uMMf  
  do An0N'yo"Z  
    { '\op$t/  
  act(t); w2XHY>6];  
  } k+P3z&e  
  while (cd(t)); (hZNWQ0  
  return   0 ; :):vB  
} ,]:< l  
} ; a:UkVK]MP  
r4K9W9 0  
4K7ved)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g}R Cjl4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )8#-IXxp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S(xs;tZ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f+s)A(?3  
下面就是产生这个functor的类: #V]8FW  
|gu@b~8  
_b-g^#L%  
template < typename Actor > Qb>("j~Z  
class do_while_actor ED79a:  
  { U!c+i#:t  
Actor act; A- Abj'  
public : R13k2jLSQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '<<@@.(f  
{^N,$,Ab.  
template < typename Cond > O#18a,o@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CdmpKkq#  
} ; w+*rbJ  
G/},lUzLg  
O-W[^r2e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +6jGU '}[  
最后,是那个do_ q. Jx|x  
Ij.mLO]  
IZLCwaW  
class do_while_invoker lemV&$WN|  
  { XXA'B{@Y)  
public : aZ\Z7(  
template < typename Actor > ^w``(-[*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X o9vE3  
  { j?]+~  
  return do_while_actor < Actor > (act); $V?sD{=W  
} dJnKa]X  
} do_; ~aQR_S  
C6a-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 85[ 7lO)[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~Y*.cGA  
最后来说说怎么处理break和continue Ank_;jo  
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。 ;y@zvec4  
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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