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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5t#+UR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G<OC99;8  
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, SLpB$puS  
$r*7)/  
LOpn PH`  
qEPvV  
  class filler &0SX*KyI  
  { A#M#JI-Y  
public : dX{|-;6vm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N~ _GJw@  
} ; zvYkWaa_Qz  
xu(5U`K  
L0ig%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: F2]v]]F!  
Z0g3> iItM  
5p}Y6Lc\j  
{[hH: \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *Uie{^p?  
8PB(<|}u  
_'0HkT{I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r-v ;A  
>J^bs &j  
0?  (  
>[B}eS>  
二. 战前分析 ZQ9!k* ^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V|KYkEl r1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vBx*bZ  
JO\Tf."a\  
rCi7q]_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [H)NkR;I  
  /* --------------------------------------------- */ 8M*[RlUJB  
vector < int *> vp( 10 ); ]+;1)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0ohpJh61Q  
/* --------------------------------------------- */ CdgZq\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :zdMV6s  
/* --------------------------------------------- */ <DP_`[+C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dqO!p6  
  /* --------------------------------------------- */ ojU:RRr4l$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~Z!!wDHS  
/* --------------------------------------------- */ E</Um M+ R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (m80isl  
|>@Gbgw^M  
>;kCcfS3ct  
=)vmX0vL  
看了之后,我们可以思考一些问题: *`OgwMr)M  
1._1, _2是什么? $ r)+7i  
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。 xZW6Hk _  
2._1 = 1是在做什么? *CZvi0&  
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。 BlUl5mP}>  
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。 m6tbN/EJZ  
By(:%=.  
a5ZU"6Hi  
三. 动工 { 2G9>'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S453oG"  
l?v`kAMR  
&cztUM(  
uSCF;y=1g,  
template < typename T > QEK,mc3  
class assignment {Ak{ ct\t  
  { t=syo->  
T value; [T#5$J  
public : H_KE^1  
assignment( const T & v) : value(v) {} R}njFQvS)  
template < typename T2 > Qg;A (\z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O^ZOc0<  
} ; Dw{rjK\TT'  
xO)vn\uJ  
}ozlED`E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;> **+ezF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6wC|/J^  
u}Vc2a,WV  
s8Kf$E^?e.  
l G12Su/  
  class holder 7|LJwXQ-  
  { _yY(&(]#  
public : XlIRedZ{  
template < typename T > p>4$&-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P.Pw .[:3  
  { =KqcWN3k  
  return assignment < T > (t); uqwB`<>KJ  
} fmZ5rmw!  
} ; \U;4 \  
7sKN`  
$s<,xY 9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #A<|&#hh  
J.Mj76\_  
  static holder _1; >(5*y=\i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hO^8CA,5  
T)wc{C9w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CY;ML6c@  
而不用手动写一个函数对象。 G6K;3B  
4<._)_m  
oR (hL4Dc  
v(D{_  
四. 问题分析 n B4)%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y,EReamp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dd1m~Gm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n ^P=a'+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \hN\px  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %}jwuNGA  
9k8ftxB^  
五. 问题1:一致性 9z7^0Ruw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %^s;{aN*!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aiVd^(  
TY~8`+bJ  
struct holder N1$lG? )+  
  { @s!9 T  
  // <"w;:Zs  
  template < typename T > V\^rs41$;  
T &   operator ()( const T & r) const /.<%y 8v  
  { D>M a3g  
  return (T & )r; iTsmUq<b]l  
} Qj: D=j8  
} ; !GI*R2<W  
cmgI,n-o?  
这样的话assignment也必须相应改动: *Wk y#  
,9<}V;(  
template < typename Left, typename Right > 2%4dA$H#4w  
class assignment &.z: i5&o!  
  { MMCac6;Aea  
Left l; L6`(YX.:  
Right r; Eyi^N0  
public : }[ LME Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x*td nor&  
template < typename T2 > z`UL)W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cF!ygz//  
} ; =ic"K6mhq  
KrE:ilm#^Y  
同时,holder的operator=也需要改动: @ hH;d\W#  
2[f8"'lUQ  
template < typename T > [tYly`F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const taOD,}c|$  
  { yO Ed8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MGpP'G:v  
} q[p+OpA  
e! V`cg0  
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。 Yqz(@( %  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {<0=y#@u  
i5wXT  
return l(rhs) = r; +U/+iI>0  
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。 .),ql_sXr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \GYh"5  
(|%YyRaX  
template < typename Tp > = Q|_v}  
class constant_t u&Q2/Y  
  { ol]"r5#Q_H  
  const Tp t; 0'y9HE'e  
public : ,E,oz{,i(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *,q W9z  
template < typename T > $YuVM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c{4C4'GD  
  { D?;8bI%"  
  return t; >zcR ?PPs  
} {n9]ej^  
} ; ;=\vm"I?  
Uywi,9f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !K a!f1  
下面就可以修改holder的operator=了 iXt1{VP'K  
q\wT[W31@  
template < typename T > YEfa8'7R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w@&g9e6E  
  { ph\KTLU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "@: b'm  
} r.1/ * i  
USF&;M3  
同时也要修改assignment的operator() 2{ ^k*Cfd  
I4'mU$)U  
template < typename T2 > N8a+X|3]0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gP=(2EVE  
现在代码看起来就很一致了。 mFCDwh]  
fNb2>1  
六. 问题2:链式操作 heQ<%NIA"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {p J{UJKv?  
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。 ioxs x>e<  
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。 ,iKEIxA!  
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。 dXr=&@ 1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r ;:5P%:  
M$&aNt;  
template < typename T > =xwA'D9]  
struct result_1 rPaUDR4U  
  { s))L^|6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jlgo@?Lc  
} ; I4]|r k9  
MZp`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >C,=elM  
c%p7?3Ry  
template < typename T > S[p.`<{J  
struct   ref -I."= c%  
  { N"-</kzV  
typedef T & reference; !GJnYDN  
} ; DY2r6bcn`  
template < typename T > \-(.cj)?  
struct   ref < T &> .xJW=G{/  
  { 951"0S`Lo  
typedef T & reference; &t .9^;(  
} ; .48Csc-  
E ]eVoC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Vgy}0pCl  
E-Z6qZ^  
template < typename T > xWkCP2$?P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >E*j4gg  
  { -h=K]Y{`  
  return l(t) = r(t); T)%34gN  
} 9 Yv;Dom  
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。 uJ:'<dJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &)F8i# M  
OcR6\t'  
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 r!Ujy .R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {2u#Q 7]|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 76e%&ZG)Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &YMz3ugI  
最后的布局是: 9qyA{ |3  
                Add Ejc%DSG  
              /   \ 5I#L|+  
            Divide   5 U)IW6)q  
            /   \ 9+'QH  
          _1     3  t~mbe  
似乎一切都解决了?不。 Z}#, E ;  
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。 Q-<,+[/  
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。 s)_Xj`Q#  
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: V}?d ,.m`{  
{Rc!S? 8  
template < typename Right > Y@)iPK@z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6Y!hz7D  
Right & rt) const 1J8okBhZ  
  { 8?ig/HSt2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MUo}Qi0K  
} Z";~]]$!Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K9JW&5Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w!$|IC  
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。 K$>C*?R  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7;cb^fi/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3yNILj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #$!(8>YJ  
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: _Wcr'*7  
"`pI! nj  
template < class Action > 4-P'e%S  
class picker : public Action Mm7l!  
  { rn1^6qy)  
public : sW/^82(dM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~G0\57;h  
  // all the operator overloaded HsA4NRF'7  
} ; u\~dsD2)q  
r;3{%S._  
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。 5|l&` fv`  
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: 5DgfrX  
|7@[+  
template < typename Right > 88fH !6b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Az +}[t  
  { Yh`P+L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p-]vf$u  
} y*ae 5=6(  
LKtug>Me  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~udi=J |  
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。 b"U{@  
')pXQ  
template < typename T >   struct picker_maker eKd F-;  
  { D ff0$06Nq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r>fx5 5dw  
} ; ]y*AA58;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b$/TfpNdo  
  { bZ!*s  
typedef picker < T > result; :f^ =~#!  
} ; 9f ,$JjX[  
;XFo:?  
下面总的结构就有了: 4k9O6  
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。 U1pL `P1  
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。 o(~QuHOp8>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j^DoILw  
至此链式操作完美实现。 %'2DEt??  
j{)_&|^{  
\x JGR!  
七. 问题3 .h)o\6Wq  
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。 ,xA`Fu9^  
0cV=>|b>;  
template < typename T1, typename T2 > gg ;&a(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2z/qbzG7  
  { S1 22. I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RS&l68[6  
} g'G"`)~ 2  
x1['+!01  
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: HX1RA 5O  
20[_eu)  
template < typename T1, typename T2 > :S Tj <  
struct result_2 8v&4eU'S  
  { \B _g=K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 56i9V9{2  
} ; ElNKCj<M  
Xo[={2_  
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? RhVQVjc  
这个差事就留给了holder自己。 fp^!?u  
    ve|:z  
${"+bWG2G!  
template < int Order > ?m3,e&pB5  
class holder; xA|72!zk0P  
template <> jkd'2  
class holder < 1 > ^8S'=Bk  
  { v=4,k G  
public : iN\D`9e  
template < typename T > 0pP;[7k\  
  struct result_1 zUg-M  
  { }eA2y($N  
  typedef T & result; ~9.0:Fm<  
} ; 2BA'Zu`  
template < typename T1, typename T2 > 9F8"(  
  struct result_2 k@1\ULo  
  { NFT&\6!o  
  typedef T1 & result;  M1>< K:  
} ; 9!hiCqA&  
template < typename T > _~m@ SI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #K1VPezN  
  { Obd@#uab  
  return (T & )r; s{v!jZ  
} <ptZY.8N  
template < typename T1, typename T2 > 7TCY$RcF,I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T_}9b  
  { >5Vv6_CI0?  
  return (T1 & )r1; H+&c=~D\_  
} {(r`&[  
} ; w i,}sEoM  
yyZV/ x~  
template <> $ZSjq  
class holder < 2 > [[(29|`]  
  { T%kr&XsQX  
public : .Y}~2n  
template < typename T > *g =ey?1S  
  struct result_1 0pT?qsM2  
  { s)HLFdis@  
  typedef T & result; V4]t=3>  
} ; gzS6{570  
template < typename T1, typename T2 > ?[#nh@mI  
  struct result_2  5VWyc9Q  
  { Q/EHvb]  
  typedef T2 & result; Y<lJj"G  
} ; _U%a`%tU.  
template < typename T > @1_M's;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~Rx:X4|H  
  { 1-`Il]@?8  
  return (T & )r; Y%AVC9(  
} };5d>#NK,Y  
template < typename T1, typename T2 > dTN[E6#R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H$2<N@'4z  
  { jqULg iC  
  return (T2 & )r2; ttlFb]zZh  
}  egur}  
} ; _tJp@\rOz=  
k WVaHZr  
1"pvrX}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3 o=R_%r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Bf37/kkf(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1n+C'P"  
"<f"r#   
return l(i, j) = r(i, j); '1|FqQ\.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +AGI)uQQ  
rr/0pa$  
  return ( int & )i; iYwzdW1  
  return ( int & )j; <Sm@ !yx  
最后执行i = j; F Xbf7G)H  
可见,参数被正确的选择了。 F@</Ev  
.EJo 9s'  
DbRq,T  
'6Lw<#It  
] B ZSW  
八. 中期总结 \.m"u14[b  
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: : b9X?%L~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Li[ :L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0s>ozAJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l] -mdq/C  
l42 3+vo  
/DxaKZ ;b  
s,&tD WU  
MM_c{gFF  
.UJp#/EHs  
九. 简化 8|FHr,  
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。 |Nx7jGd:i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =Kf]ZKj)  
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: OjVI4@E;Xe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h B@M5Mc$  
  +-*/&|^等 $9LI v  
2. 返回引用。 7OF6;@<  
  =,各种复合赋值等 v?\Z4Z|f  
3. 返回固定类型。 NJ 6* 7Cd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6x?3%0Km  
4. 原样返回。 -+9,RtHR7  
  operator, tWD5Yh>.?$  
5. 返回解引用的类型。 9fLxp$`(T  
  operator*(单目) <#c/uIN  
6. 返回地址。 2`2S94'  
  operator&(单目) ;3~+M:{2  
7. 下表访问返回类型。 re\pE2&B  
  operator[] ZdcG6IG+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "n,? )  
  operator<<和operator>> y2nwDw(xF  
Pe-1o#7~W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >M~wFs$~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :=CRsQAn  
J. %%]-f=&  
template < typename Left > zTP|H5HyK  
struct value_return h^Bp^V5#  
  { (c^ZFh2]  
template < typename T > h!>K[*  
  struct result_1 9Tju+KcK  
  { /EW1&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CFo>D\*J  
} ;  nIWZo ~  
ix.I)  
template < typename T1, typename T2 > [^rMM1^,OB  
  struct result_2 (P=q&]l[  
  { h5+L/8+J^z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ()Cw;N{E  
} ; v'fX'/  
} ; Dht,!LVb;  
`dp]N0nz  
YwYCXFQ|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8v|?g8e3  
y5oC|v7  
下面我们来剥离functor中的operator() B<et&r;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $7\!  
g#??Mz   
return l(t) op r(t) .=I:cniw\r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o8Q+hZB}A  
return op l(t) Zndv!z  
return op l(t1, t2) g`NJ `  
return l(t) op Ms * `w5n  
return l(t1, t2) op c5vi Y|C^  
return l(t)[r(t)] 2|n)ZP2cp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p`oSI}ZwB  
r]6X  
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: ;";#{B:  
单目: return f(l(t), r(t)); ^nPk;%`0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?G|*=-8  
双目: return f(l(t)); v;=| -y  
return f(l(t1, t2)); ho J{C 0  
下面就是f的实现,以operator/为例 @'D ,T^I  
295U<  
struct meta_divide u)NmjW  
  { :h(r2?=7  
template < typename T1, typename T2 > =zetZJg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0vi)m y;!  
  { =Su~i Oa  
  return t1 / t2; n#\ t_/\  
} N51g<K  
} ; xoT|fgb  
e7# B?  
这个工作可以让宏来做: .UdoB`@!v=  
1I^uq>r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bOvMXj/HV=  
template < typename T1, typename T2 > \ @U)k~z2Hk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pz uR H1[  
以后可以直接用 @ +iO0?f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v +$3Z5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :<"b"{X"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *'BA# /@  
\H6[6*JuB  
rzk]{W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 udld[f.  
px7<;(I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  + f+#W  
class unary_op : public Rettype <"}Gvi  
  { Iz^lED  
    Left l; &a/F"?9jL  
public : 9hNHcl.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2A,iY}R  
 o(q][:,h  
template < typename T > `8D)j>Yh~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ y1P~4w?  
      { +CQ$-3  
      return FuncType::execute(l(t)); 7?[{/`k~?  
    } o 5;V=8T;  
[0lu&ak[&  
    template < typename T1, typename T2 > @/DHfs4O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .5ItH^  
      { s{30#^1R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0}:wM':G  
    } |K7zN\ Wq  
} ; }BR@vY'd  
bAd$ >DI[  
"c'K8,+?  
同样还可以申明一个binary_op MT?;9ZV}  
vz^w %67&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HHZGu8tzt  
class binary_op : public Rettype Z: e|~#  
  { 0</]Jo%  
    Left l; `g~T #U\>d  
Right r; !.^%*6f  
public : ~"t33U6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} faqh }4  
(:TZ~"VY  
template < typename T > QnJ(C]cW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'x{E#4A  
      { *pZhwO !D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kCuIEv@  
    } LY? `+/  
H:x{qS4Si  
    template < typename T1, typename T2 > xGU~FU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iuxS=3lT"K  
      { r^j iK\*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A=+ |&+? t  
    } ry Kc7<  
} ; a-9Y &#U  
'T_Vm%\)  
Zd Li<1P*d  
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 1638U 1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HpQuro'Qh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tsqkV7?  
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。 XXe?@w2{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FVw4BUOmi  
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。。。 :v(fgS2\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =Ll:Ba Q  
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 ,H!0i  
下面是修改过的unary_op ;t_'87h$y  
vnrP;T=^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P_:~!+W,  
class unary_op gTby%6- \|  
  { S.Z2gFE&tu  
Left l; wQnW2)9!  
  LKx<hl$O  
public : Alh"ZT^*  
"'8^OZR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o/6 'g)r*  
e 2@{Ab  
template < typename T > i!U,qV1  
  struct result_1 W-ctx"9DS  
  { k>ERU]7[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Te:4 z@?  
} ; L]_1z  
1lf 5xm.  
template < typename T1, typename T2 > 10C,\  
  struct result_2 vp#AD9h1  
  {  oRbG6Vv/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G5R"5d'  
} ; :hA=(iz  
|hlc#t ?  
template < typename T1, typename T2 > <691pk X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7[)IP:I>  
  { )uJu.foE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "B^c  
} SBNeN]  
4J"S?HsW|  
template < typename T > Km=dId7]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Zzx W  
  { K:osfd  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;]/emw=a  
} |v[0(  
/&`sB|  
} ; f=f8) +5  
y7?n;3U]CS  
ioZ{2kK  
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 YKk*QcAn  
好啦,现在才真正完美了。 VPAi[<FzOG  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8^8fUN4<=  
- %5O:n  
template < typename Right > 42{\u08Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @Z fQ)q\  
  { a*oqhOTQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B]""%&! O  
} ^V1iOf:  
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。 `ecIy_O3P&  
.w .`1 g   
a fOix"  
:nYnTo`  
4~bbng  
十. bind |lnMT)^D  
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。 pel{ ;r  
先来分析一下一段例子 >Fzs%]M  
C }= *%S  
)Td;2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -{^IT`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HoTg7/iK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ? _>L<Y  
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。 YoT< ]'  
我们来写个简单的。 d[p-zn.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rKtr&w7X  
对于函数对象类的版本: dE`a1H%  
)C@O7m*.4  
template < typename Func > %+=y!  
struct functor_trait D>U b)i  
  { $P{|^ou3a#  
typedef typename Func::result_type result_type; =.sg$VX  
} ; `~0^fSww  
对于无参数函数的版本: 3t*e|Ih&j5  
1hz:AUH  
template < typename Ret > &"h 9Awn2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,k,RXgQ  
  { e?V7<7$  
typedef Ret result_type; TVVr<r  
} ; ^iHwv*ss  
对于单参数函数的版本: 9}=]oX!+V  
;F/yS2p  
template < typename Ret, typename V1 > 5}pn5iI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]I+"";oQGB  
  { }u>F}mUa  
typedef Ret result_type; lVw77bZ  
} ; n B5:X  
对于双参数函数的版本: b%TS37`^[  
YM:;mX5B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '1jG?D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x$6` k  
  { ~$bkWb*RJ  
typedef Ret result_type; 0# )I :5  
} ; r}9a3 1i  
等等。。。 swfcA\7R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3Y L  
Hju7gP=y}  
template < typename Func > lU}y%J@  
struct func_return QO-R>  
  { >R9_ ;  
template < typename T > _`H2CXG g  
  struct result_1 g}vOp3 ^  
  { `2B,+ytW8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QXQ'QEG  
} ; e1EFZ,EcaO  
<#[_S$54  
template < typename T1, typename T2 > 6c?;-5.  
  struct result_2 U:a-Wi+  
  { 5*q!:$ W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _>6xU t  
} ; ,D6hJ_:  
} ; :skNEY].  
V[w Y;wj  
%y{f] m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ':mw(`  
/9K,W)h_  
template < typename Func, typename aPicker > AB.gVw| 4  
class binder_1  /z0X  
  { RSK~<Y@]q{  
Func fn; o:p6[SGd  
aPicker pk; hJkSk;^  
public : J0 [^hH  
`YK2hr  
template < typename T > j/oM^IY  
  struct result_1 =u*\P!$  
  { .[@TC@W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }k`-n32)|  
} ; *tWZ.I<<  
Y`O"+Jr  
template < typename T1, typename T2 > |#&{`3$CG[  
  struct result_2 X J+y5at  
  { pBd_Ba N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d>RoH]K4  
} ; J$]-)`[G&  
@y|ZXPC#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z ?3G`  
2/T4.[`t  
template < typename T > y4V~fg;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ke+3J\;>  
  { q{fgsc8v\  
  return fn(pk(t)); ];3]/b)&  
} 56|o6-a^  
template < typename T1, typename T2 > ^PNE6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xg|\\i  
  { (O&R-5m  
  return fn(pk(t1, t2)); s>RtCw3,  
}  1\[En/6  
} ; K4r"Q*h  
JGJy_.C  
?4[IIX-  
一目了然不是么? oPqWL9]  
最后实现bind )\k({S  
;fdROI  
G$eA(GE   
template < typename Func, typename aPicker > 6> fQe8Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IbC8DDTD  
  { ,y>%m;jL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EAdr}io  
} @hb K  
DX*eN"z[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L"_l(<g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 oy;g;dtq  
rt _k }  
十一. phoenix cE|Z=}4I7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c2tf7fkH  
b3zxiq x  
for_each(v.begin(), v.end(), s`Y8 &e.Yr  
( -msfiO  
do_ \8KAK3i'  
[ + YjK#  
  cout << _1 <<   " , " rryC^Vma  
] *ommU(r8  
.while_( -- _1), /"f4aF[  
cout << var( " \n " ) qwERy{]Sp;  
) :4&q2-  
); 'l&),]|$)  
&e-MOM2&  
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: #Yqj27&  
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  .# Jusd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5>S<9A|Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aw3 oG?3I  
&f;<[_QI=  
RTL A*  
template < typename Cond, typename Actor > >" z$p@7  
class do_while daX$=n  
  { bg =<)s  
Cond cd; PQ#zF&gL9t  
Actor act; vi4lmkyh^  
public : zL%ruWNG  
template < typename T > MYmH?A  
  struct result_1 )6t=Bel  
  { 8B*XXFy\  
  typedef int result_type; BDO]-y  
} ; Im<i.a <`  
RqONVytx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iB1+4wa  
"u H VX|`  
template < typename T > :/.SrkN(A7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .?Pghqq.  
  { .#4;em%7  
  do 'a^'f]"  
    { )R- e^Cb  
  act(t); ) ]y^RrD  
  } JM& :dzyIP  
  while (cd(t)); 8F;r$i2  
  return   0 ; %xJ6t 5.-  
} <Rno ;  
} ; GY~Q) Z  
Wf}x"*  
W`d\A3v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m?@0Pf}xa  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bMrR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 pO10L`|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d~>d\K%v  
下面就是产生这个functor的类: ^@4$O|3Wh'  
H[u[3  
WlF}R\N!  
template < typename Actor > x+%(z8wD  
class do_while_actor l)d(N7HME  
  { W pdn^=dhL  
Actor act; 1B5 ]1&M  
public : 1Fs:&*=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hE9UWa.Q>  
QrX 5Kwq  
template < typename Cond > *=KX0%3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G|LJOq7QB  
} ; hk7kg/"  
s4&JBm(33N  
H;=JqD8`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p_Yx"nO7  
最后,是那个do_ oA;> z  
|_H{ B+.  
O^_$cq  
class do_while_invoker fPj*qi  
  { 9?6]Z ag  
public : `:4bg1u  
template < typename Actor > k/`WfSM\.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <jk.9$\$A  
  { 6%^9`|3  
  return do_while_actor < Actor > (act); 50?5xSEM0_  
} R|,F C'  
} do_; $Rd]e C  
zg[.Pws:E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1%^d <%,]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kvoEnwBe_  
最后来说说怎么处理break和continue )d^b\On  
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。 SR<*yO  
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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