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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mI}'8 .  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mgS%YG  
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, @n<WM@|l  
k*M1m'1  
oSxHTbp?  
.a$][Jny  
  class filler Jyvc(~x  
  { qV5ME #TJ  
public : ZYg="q0x&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^}9Aq $R  
} ; [~ fJ/  
Ucv-}oa-?  
HZR~r:_ i  
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: NX$$4<A1  
\s [Uq  
1'M< {h<sP  
}nu hLt1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \07 s'W U  
8eL[ ,uw  
 y!!p:3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;[&g`%-H<  
a Z ^SK|E  
7|\[ipVX:3  
`XQM)A  
二. 战前分析 ,_p_p^Ar\4  
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。 ]ZZ7j  
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 JTrxh]  
j&ddpS(s  
4u A ;--j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?mnwD]u  
  /* --------------------------------------------- */ $KKrl  
vector < int *> vp( 10 ); ]x! vPIyq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?$9C[Kw`  
/* --------------------------------------------- */ co#%~KqMu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z{ &PKS  
/* --------------------------------------------- */ ^BW V6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s\_ ,aI  
  /* --------------------------------------------- */ RytQNwv3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qd"*Td  
/* --------------------------------------------- */ }wz )"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zS]Yd9;X1  
bNj| GIf  
tvZpm@1  
az\ ;D\\  
看了之后,我们可以思考一些问题: V\^?V|  
1._1, _2是什么? 19h8p>Sx0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 F(:+[$)  
2._1 = 1是在做什么? ^<7)w2ns  
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。 %/jm Q6z^  
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。 Fod2KS;g  
Jy{A1i@4~s  
5Y JLR;  
三. 动工 Lr_+) l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @zW'!Ol  
j?#S M!f  
e$fxC-sZ  
c(i-~_  
template < typename T > WADNr8.  
class assignment b2 duC  
  { eLM_?9AZ!R  
T value; >DpnIWn  
public : rQ LNo,  
assignment( const T & v) : value(v) {} pO4}6\1\  
template < typename T2 > p~En~?<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3T%WfS+  
} ; aa8WRf  
}r9f}yX9Q  
3;@t {rIin  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6(VCQ{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;VNwx(1l`  
W_ngB[  
7{2knm^  
+3!um  
  class holder M n3cIGL  
  { ts aD5B  
public : 4L(axjMYU  
template < typename T > Cir==7A0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 48Z{wV,  
  { [ wi "  
  return assignment < T > (t); FD,M.kbg  
} P] ouLjyq  
} ; zsc8Lw  
|r$Vb$z  
5JBenTt  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J#!:Z8b  
eOE7A'X   
  static holder _1;   9Ld3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?x%HQ2`  
It!PP1$   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >x eKO 2o  
而不用手动写一个函数对象。 Da0E)  
:I1 )=8lO  
?S36)oZzg  
oOnk,U  
四. 问题分析 H*?U@>UU  
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。 3W5|Y@0  
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。 3 8m5&5)1F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VX2 KE@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1.4]T, `  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s 'u6Ep/V  
^8a,gA8.  
五. 问题1:一致性 -"UK NB!  
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?| !LVWggk1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P*BA  
e%afK@c  
struct holder x;?4AJ{  
  { D\jRF-z  
  // =hH>]$J[  
  template < typename T > kS%FV;9>(  
T &   operator ()( const T & r) const G29PdmY$<  
  { lc,{0$ 1<  
  return (T & )r; ={o>g '  
} !vHnMY~AG  
} ; <=l!~~%  
}3!83~Qbx  
这样的话assignment也必须相应改动: snK$? 9vh  
*!ZU" q}i  
template < typename Left, typename Right > k3da*vwE  
class assignment \SHYwD}*Pr  
  { <!v^Df  
Left l; y+)][Wa0  
Right r; 3?|Fn8dQR.  
public : T2P0(rEz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q&B'peT  
template < typename T2 > Xw(e@ :  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z2_eTC u  
} ; Ou"QUn|  
f<= #WV  
同时,holder的operator=也需要改动: G|Yw a=  
tx;MH5s/V  
template < typename T > H [wJ; l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Cg |_ ) _w  
  { w}c1zpa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [rC-3sGar  
} KdHR.;*  
r :{2}nE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9x0B9&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ( \{9W  
r  /63  
return l(rhs) = r; )mz [2Sfg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b8P/9D7K?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F#Uxl%h  
#I|Vyufw  
template < typename Tp > LYhgBG,   
class constant_t W$O^IC  
  { *6s B$E_y  
  const Tp t; " ;_bB"q*  
public : !@{_Qt1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1&\_|2  
template < typename T > GNS5v-"H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [u;]J*  
  { `r e]Q0IO  
  return t; .+t{o [  
} ^W5rL@h_  
} ; bo '  
a,b ;H(em  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $qYtN`b,  
下面就可以修改holder的operator=了 d/!sHr69  
"IA[;+_"  
template < typename T > c[}h( jkP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C '4u+raq  
  { ~Z!xS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I& l1b>  
} 2+M(!FHfy  
-l+ &Bkf  
同时也要修改assignment的operator() R/R[r> 1)6  
\[Op:^S  
template < typename T2 > i;;CU9`E2q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7Te`#"  
现在代码看起来就很一致了。 C(Ujx=G+3  
"(PJh\S>S  
六. 问题2:链式操作 3Q*K+(`{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r5%K2q{  
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。 #F@53N  
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。 8+{WH/}y8  
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。 }`&#{>]2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UeV2`zIg`  
[7q~rcf,Z  
template < typename T > Ap9CQ h=!  
struct result_1 B;XFPQ#b  
  { 4j|]=58  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fIN8::Cs[  
} ; rp u9  
M>P-0IC  
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: I gcVl/d  
IE.JIi^w  
template < typename T > b)9bYkd  
struct   ref wUHuykF  
  { `Jhu&MWg  
typedef T & reference; ~z#Faed=a  
} ; A ^ $9[_  
template < typename T > aF2 eGh  
struct   ref < T &> #~*fZ|sq+3  
  { ';us;xR#  
typedef T & reference; I~y[8  
} ; v^2K=f[nE  
28JWQ%-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H>AQlO+J  
y5B4t6M(  
template < typename T > *X8<hYKZq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |UZPn>F~  
  { |VbF&*v`  
  return l(t) = r(t); NlXHOUw)u  
} *L7 ZyERs  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LL|$M;S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |0:< Z(  
g+;m?VJ  
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 Uq `B#JI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rU`#3}s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gd^1c}UZX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ))V)]+  
最后的布局是: GqBZWmAB  
                Add <iVn!P  
              /   \ Sx?IpcPSm  
            Divide   5 1.U5gW/3L  
            /   \ uq~$HXdc  
          _1     3 E9TWLB5A)(  
似乎一切都解决了?不。 n,}\;Bp  
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。 wR +C>  
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。 W- 5Z"m1I  
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: 'AU(WHf  
:td6Mywl  
template < typename Right > 'bVDmm).  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iV;X``S  
Right & rt) const 2Sbo7e  
  { <seb,> :  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !PJD+SrG  
} 2iC7c6hc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p'z fo!  
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。 [F{q.mZj  
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。 ew -5VL   
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& k+;r  
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。 0m k-o  
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? s)X'PJ0&Bs  
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: ``KimeA~  
'oSs5lW  
template < class Action > k/bY>FY2r  
class picker : public Action MebL Y $&8  
  { F_0vh;Jo  
public : &6 .r=,BO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s<,[xkMB  
  // all the operator overloaded QII-9 RxX"  
} ; O2./?Ye  
0Snl_@s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 UkK`5p<D7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @H[)U/.  
uj#bK 7  
template < typename Right > 5%M 'ewu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @9S3u#vP  
  { sbn|D\p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \`3YE~7J/  
} "cSH[/  
V ':?rEN|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zzOc # /  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Y&M}3H>E  
fui;F"+1  
template < typename T >   struct picker_maker {jB& e,  
  { ajB4 Lj,:r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?t<yk(q  
} ; d$.t0-lC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j)?[S  
  { '4 T}$a"i  
typedef picker < T > result; &Luq}^u  
} ; \yDr  
:f<:>"<  
下面总的结构就有了: }>~';l  
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。 $OEhdz&Fi  
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。 Q'-g+aN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :: IAXGH)  
至此链式操作完美实现。 S5B12P  
i2$7nSQ9  
cb|cYCo5  
七. 问题3 nO-1^HUl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kB~KC-&O  
ig G8L  
template < typename T1, typename T2 > o[<lTsw<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` s [77V>  
  { AcC'hr.N+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D}4*Il?  
} d@-s_gw  
#a7 Wx}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \X&LrneR"t  
7-Bttv{  
template < typename T1, typename T2 > bEx8dc`Q  
struct result_2 NlLgXn!  
  { & !0[T   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B#Sg:L9Tr'  
} ; ;yd[QT<I<  
S#gIfb<D  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ynkPI6o  
这个差事就留给了holder自己。 J*4byu|  
    }?PvNK]",  
C|"BMam  
template < int Order > MZ9{*y[z  
class holder; N0U6N< w  
template <> T\}?  
class holder < 1 > @|A w T  
  { c;RB!`9"  
public : &dA{<.  
template < typename T > !a %6nBo  
  struct result_1 s Yp?V\Y"  
  { Ekq&.qjYG"  
  typedef T & result; ]*fiLYe9  
} ; &+"-'7  
template < typename T1, typename T2 > 2Mqac:L  
  struct result_2 ';T=kS<^_  
  { 5Z (1&  
  typedef T1 & result; uLr 9*nxd  
} ; <\0+*`">g  
template < typename T > `8 Q3=^)3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gD$bn=  
  {  x!)[l;  
  return (T & )r; m5Q?g8  
} =lyP &u  
template < typename T1, typename T2 > y]9PLch]vZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AfQ?jKk&{'  
  { J2tD).G  
  return (T1 & )r1; ^5BLuN6  
} o *\c V 6  
} ; 'VH%cz*  
mn5mdrv3WZ  
template <> 0W}iKT[Z  
class holder < 2 > Y@&1[Z  
  { {R5{v6m_  
public : > J!J:  
template < typename T > P1 \:hh  
  struct result_1 UXU!sd  
  { ;{@jj0h;  
  typedef T & result; FPg5!O%  
} ; :Ng4? +@r  
template < typename T1, typename T2 > ;|nC;D]  
  struct result_2 [X9s\H  
  { drv"I[}{A  
  typedef T2 & result; +A 3Q$1F  
} ; [xaglZ9HNo  
template < typename T > 4KO2oIR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kTCWyc  
  { Kr;7~`$[  
  return (T & )r; K@0gBgN  
} g 0=Q>TzY  
template < typename T1, typename T2 > e+_~a8 -|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^F}HWpF_  
  { FNQR sNi  
  return (T2 & )r2; 6[iuCMOZ  
} | .8lS3C  
} ; 6Vq]AQx  
BK+(Uf;g  
HizMjJ|  
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> >。 @|7Ma/8v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -Odk'{nW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gWqO5C~h  
fF~3"!1#\I  
return l(i, j) = r(i, j); ;'\#+GZ9p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J}c`\4gD  
Hh|a(Zq,  
  return ( int & )i; O&ur |&v  
  return ( int & )j; 'yrU_k,h  
最后执行i = j; 83^|a5  
可见,参数被正确的选择了。 ch^tq",1>  
;,z[|"y  
 xr }jw  
$d@_R^]X  
'Fe1]B"Y  
八. 中期总结 s :4<wmu4=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hM": ?Rx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W0++q=F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AX {~A:B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \5k^zGF4o  
k!%[W,*  
g91X*$`]  
@A-*XJNS":  
CB7 6  
Oyfc!  
九. 简化 }!^/<|$=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9/La _ :K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7<'4WHi;@s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3]*_*<D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3`W=rIMli  
  +-*/&|^等 ]w)*8 w.)  
2. 返回引用。 m/2LwN  
  =,各种复合赋值等 EPY64 {  
3. 返回固定类型。 dWg09sx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #D{jNSB  
4. 原样返回。 319 &:  
  operator, !jV}sp<Xp  
5. 返回解引用的类型。 RsY7F;  
  operator*(单目) `#X\@?'5  
6. 返回地址。 0cd`. ZF  
  operator&(单目) P^1+;dL,D  
7. 下表访问返回类型。 x{$~u2|  
  operator[] ,+iREh;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L`fDc  
  operator<<和operator>> pi'w40!:  
>o#5tNm  
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。 T'n~Qf U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  qac4GZ  
FG?69b>  
template < typename Left > RV*7?y%3  
struct value_return JZCRu_M>|  
  { 71nI`.Z  
template < typename T > W6b5elH@  
  struct result_1 {5ujKQOcR  
  { ]3+xJz~=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j'z}m+_?  
} ; 5CSihw/5  
-Qt>yzD3  
template < typename T1, typename T2 > i2PPVT  
  struct result_2 D~KEjz!bQ  
  { hXvg<Rf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?5%0zMC  
} ; oZ)\Ya=  
} ; JWu^7}@~=  
^>g7Kg"0  
|{KZ<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0a#2 Lo  
i[gq8%  
下面我们来剥离functor中的operator() sj)$o94=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WVP^C71  
gC}r$ZB(  
return l(t) op r(t) M]S&vE{D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jKOjw#N  
return op l(t) y~&R(x~w  
return op l(t1, t2) uP'x{Pr)  
return l(t) op *3S ./ C}  
return l(t1, t2) op l.DC20bs  
return l(t)[r(t)] 7?@s.Sz|fV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I?) .D?o  
C *\ =Q  
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: Qx9lcO_  
单目: return f(l(t), r(t)); G8m:]!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (6xrs_ea  
双目: return f(l(t)); 1 LgzqRq  
return f(l(t1, t2)); ZfzUvN&!  
下面就是f的实现,以operator/为例 R:= %gl!  
m=Z1DJG  
struct meta_divide }CR@XD}[  
  { N2!HkUy2  
template < typename T1, typename T2 > XO*|P\#^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qusX]Tst z  
  { rt\i@}  
  return t1 / t2; A4}6hG#  
} gAy,uP~,  
} ; K_@[%  
6K/j,e>L  
这个工作可以让宏来做: {8NnRnzU  
DEGEr-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,S|v>i, @  
template < typename T1, typename T2 > \ |Rh%wJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *vx!twu1o  
以后可以直接用 `@8QQB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +="?[:  
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 Iz'*^{Ssm  
(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。。。) !N6/l5kn  
3SRz14/W_R  
&ukYTDM  
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 ZDVz+L|p  
GqFDN],Wp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,tdV-9N[O  
class unary_op : public Rettype UjNe0jt% s  
  { wS Ty2Oyo;  
    Left l; b%w?YR   
public : [B}$U|V0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1^G*)Qn5Df  
Ax D&_GT  
template < typename T > kPN:m ow  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CJ*8x7-t  
      { YT)jBS~&  
      return FuncType::execute(l(t)); O|t@p=]  
    } j@jaFsX |  
(Rqn)<<2  
    template < typename T1, typename T2 > 7*bUy)UZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const icq!^5BzL  
      { nLn3kMl4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b' 1%g}  
    } oy I8}s:  
} ; 5iE-$,7#L  
efj[7K.h  
ZzU3j^  
同样还可以申明一个binary_op }9w?[hXW"  
PU0Ha  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3I87|5V,Z  
class binary_op : public Rettype N5>ioJj  
  { 0w'%10"&U+  
    Left l; XBd/,:q  
Right r; w8!S;~xKI  
public : oyQp"'|N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  .;ptgX  
]a4rA+NFLB  
template < typename T > 89*txYmx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RAw/Q$I  
      { idWYpU>gC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jQ &$5&o  
    } SE%B&8ZD  
m+y5Q&;f  
    template < typename T1, typename T2 > AE1EZ#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5)g6yV'  
      { {)E)&lL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B d#D*"gx  
    } [,A*nU$  
} ; ,{"%-U#z  
)bJS*#  
vbH?[ Zr?  
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 $a'n{EP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OEz'&))J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (9!$p|d*  
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。 A*;I}F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ya[][!.G  
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。。。 MHh>~Y(h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]njObU)[zr  
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) H7&>cM  
下面是修改过的unary_op =og5Mh,  
x|>N   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gIGyY7{(s8  
class unary_op ~s#vP<QHa  
  { wR)U&da`@  
Left l; b`?$;5  
  oMM+af  
public : ZCdlTdY   
i98>=y~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B=E<</i  
`zD]*i(  
template < typename T > M4MO)MYJ  
  struct result_1 8ZmU(m  
  { T8nOb9Nrj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZbmBwW_ 7  
} ; !Ee#jCXS  
Nqf6CPXE  
template < typename T1, typename T2 > 0)@7$Xhf  
  struct result_2 dj>ZHdTn  
  { PtfxF]%H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [^oTC;  
} ; xqP DL9\  
r&$r=f<  
template < typename T1, typename T2 > dvPK5+0W?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2n/cq K   
  { 3aD\J_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0l.\KF  
} XTzz/.T;Z  
^0 zWiX  
template < typename T > ,C4gA(')K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |wef[|@%  
  { = JE4C9$,  
  return OpClass::execute(lt(t)); {jnfe}]  
} adi^*7Q] )  
: `Nh}Ka0  
} ; 3&39M&  
dm;C @.ML  
n'WhCrW  
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 6),U(e%  
好啦,现在才真正完美了。 puv/+!q  
现在在picker里面就可以这么添加了: =f{)!uW<4  
vKX6@eg"  
template < typename Right > VLLE0W _]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d&N[\5q  
  { rMV<}C ^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3Ryae/Nk  
} @;^7kt  
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。 |.asg  
o@o0V  
8`I/\8;H'p  
zO@7V>2  
&]d-R  
十. bind Wciw6.@  
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。 bcVzl]9  
先来分析一下一段例子 -#TF&-  
at N%csA0  
kNqIPvuMr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MLd*WpiI.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L%h Vts'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1Tb'f^M$  
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。 XGs d"UW  
我们来写个简单的。 ZxvqLu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [,@gSb|D?  
对于函数对象类的版本: r~<I5MZY  
&Fw8V=Pw  
template < typename Func > [ X7LV  
struct functor_trait +{eZ@  
  { cH== OM7&-  
typedef typename Func::result_type result_type; KNI* :  
} ; ?3=D-Xrb  
对于无参数函数的版本: ])v,zp"u  
Y6&B%t<bo  
template < typename Ret > zi7>!#(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,JL Y oE+  
  { E#5$O2b#  
typedef Ret result_type; Rt%3\?rf  
} ; X+R?>xq{=h  
对于单参数函数的版本: wZAY0@pA  
I: j!A  
template < typename Ret, typename V1 > lZ\Si  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G!%Cc0d"7  
  { 1cA4-,YO>  
typedef Ret result_type; vk^/[eha  
} ; (Lp$EC&%6  
对于双参数函数的版本: ;z>?- j  
Z`W @Od$f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v/1&V+"^kd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^GS,4[)H  
  { Boi?Bt  
typedef Ret result_type; {}Q A#:V  
} ; u'm[wjCj c  
等等。。。 ?E6*Ef  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J&vmW}&  
A_:YpQ07@  
template < typename Func > }@ +{;"  
struct func_return W5&;PkhQ6  
  { o<pb!]1  
template < typename T > G`Ix-dADJm  
  struct result_1 !yfQ^a_ O  
  { gG>|5R0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o<J_?7c~}  
} ; |= xK-;qs  
g_T[m*  
template < typename T1, typename T2 > *.+Eg$'~V  
  struct result_2 dx<KZR$!V  
  { yv2&K=rZp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [6$n  
} ; t9Sog~:'  
} ;  Z>O2  
t 7(#Cuv-  
dHAI4Yf4U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <<ze84 E  
K~U5jp c  
template < typename Func, typename aPicker > I_h8)W  
class binder_1 cTq}H_hC  
  { Zy<gA >  
Func fn; s={jwI50  
aPicker pk; V~9s+>  
public : 3ZAPcpB2  
^hMJNy&R  
template < typename T > X}-) io  
  struct result_1 <8'-azpJ6<  
  { szDd!(&pv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L{2KK]IF  
} ; byyzXRO;  
2G(RQ\Ro*  
template < typename T1, typename T2 > 3BSJ|o<"=  
  struct result_2 QoU0>p+ 2  
  { NI1jJfH|l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9"jhS0M  
} ; Kt 0 3F$  
gbl`_t/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }8zw| (GR,  
nWyn}+C-  
template < typename T > i8kyYMPP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?xb4y=P7  
  { '5*8'.4Sy  
  return fn(pk(t)); !^,<nP  
} BnB]]<gO"  
template < typename T1, typename T2 > )PU_'n=>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `!JcQ'u  
  { h"/y$  
  return fn(pk(t1, t2)); {e1akg.  
} AwC"c '  
} ; LXGlG  
7a0kat '\  
Q#Vg5H4  
一目了然不是么? V"r2 t9A  
最后实现bind   OH*  
(PM!{u=  
 MoFAQe  
template < typename Func, typename aPicker > tr<iFT}C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .[qm>j,  
  { 9(CY"Tc3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T+0Z2H  
} "E6*.EtTN#  
c^?+"7oO0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A:?|\r  
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。 lV*dQwa?i  
E76#xsyhF  
十一. phoenix saj%[Gsy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `F^~*FnR,B  
uE}A-\G  
for_each(v.begin(), v.end(), {tN?)~ZQ  
( 3G;#QK -c  
do_ -%g$~MZ?'  
[ 5g$]ou  
  cout << _1 <<   " , " k^Gf2%k  
] O\"k[V?.V  
.while_( -- _1), zo^34wW^  
cout << var( " \n " ) p1blPBlp  
) |@+/R .l  
); S]O0zv^}  
$BPTk0Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: J$/'nL<{^  
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  3 cb$g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 65>1f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;4!,19AT  
UrP jZ:K'  
He}uE0^  
template < typename Cond, typename Actor > G%RL8HU  
class do_while ,8Yc@P_O  
  { &Se!AcvKF  
Cond cd; ?4^8C4  
Actor act; +IM: jrT(  
public : ],3#[n[ m  
template < typename T > 8q5 `A Gl  
  struct result_1 7@6B\':  
  { [2 yxTK  
  typedef int result_type; g9XAUZe  
} ; /ta5d;@  
/|HVp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t 5{Y'  
a#k=! W  
template < typename T > gI /#7Cr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &>T7]])  
  { I=DvP;!  
  do 3`mM0,fY  
    { z5|m`$gy  
  act(t); ALOS>Bi&  
  } icw (y(W  
  while (cd(t)); c2,;t)%@E  
  return   0 ; Cr  a@  
} \d&/,?,Ey  
} ; I/&uiC{l@  
f0h^ULd  
v[*&@aW0n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g:yUZ;U  
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。 5x} XiMM  
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。 ))<1"7D^^  
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。 Q6e;hl  
下面就是产生这个functor的类: O5lP92],  
*Bj7\8cKC  
VGPBD-6)  
template < typename Actor > {$ (X,E  
class do_while_actor n-5@<y^  
  { rZt7C(FM$7  
Actor act; -{=c T?"+  
public : @8jc|X<A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2=[deQs  
D#pZN,'  
template < typename Cond > 5e|2b] f$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u[>hs \3k  
} ; ]-D&/88``  
1;Q>B>6  
]%4rL S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @TWtM#  
最后,是那个do_ [Dv6z t>  
|rhCQ"H  
pVGH)6P>|  
class do_while_invoker ER)<Twj  
  { P_Bhec|#fT  
public : [&B}{6wry  
template < typename Actor > @=0O' XM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y2B ",v"  
  { M }H7`,@I  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2!y%nkO*  
} vvDaL$  
} do_; `H7V['  
4NN81~v 4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \kQ@G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )HFl 0[vT  
最后来说说怎么处理break和continue m K);NvJ!  
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。 JBCJVWUt  
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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