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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Tl/!Dn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V{D~e0i/v  
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, mBtXa|PJ  
8*$HS.Db'  
q$ZmR]p  
iYPlgt/Y!  
  class filler k1h>8z.Tg  
  { #uc9eh}CWO  
public : ,SZYZ 25  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m ?)k&{I  
} ; &[Zg;r    
$eSSW+8q"  
G*y! Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1 x'H #  
*mVQN1  
V1]QuQ{&s  
gXb * zt2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); azCod1aL{  
Y<WA-dYoF  
>;NiG)Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @ =XJ<  
E&_q"jJRi  
?cvV~&$gc  
mzGMYi*  
二. 战前分析 0nu&JQ  
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。 b;2[E/JKB  
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 +qiI;C_P\  
-(Fhj Ir  
RF|r@/S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kt*kARN?  
  /* --------------------------------------------- */ . l>.  
vector < int *> vp( 10 ); * ujJpJZ2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &`LR{7m  
/* --------------------------------------------- */ ;JHR~ TV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zu! #   
/* --------------------------------------------- */ l2h1CtAU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \&,{N_G#L.  
  /* --------------------------------------------- */ V/@7XAt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }Nc Ed;  
/* --------------------------------------------- */ G pC*w ~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G5T(  
0/4"Jh$t  
UV#DN`%n  
zPyN2|iFah  
看了之后,我们可以思考一些问题: "IA :,j.#g  
1._1, _2是什么? m2j]wUh"  
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。 1Pp2wpD4iC  
2._1 = 1是在做什么? 1x3>XN]a  
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。 FE4P EBXvu  
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。 6Z>G%yK  
,w|Or}h]7  
x4Wu`-4^  
三. 动工 @;b @O _  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9lR-  
A2p]BW&  
RemjiCE0'  
"*HVL  
template < typename T > -A(]U"@n  
class assignment +d'1  
  { n qC@dHP  
T value; [ ;LP6n7v  
public : }c@duf-l  
assignment( const T & v) : value(v) {} E(miQ   
template < typename T2 > ;4Wz0suf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \]Y=*+{  
} ; pp1kcrE\M  
\}EJtux q  
q!Q*T^-rO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /`+ubFXc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]?*L"()kp  
?atHZLF  
F [S'l  
Prqr,  
  class holder SG{&2G  
  { Mq Q'Kjo  
public : NhRKP"<CO  
template < typename T > bS&XlgnKi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G @8wv J  
  { Dwbt^{N ^  
  return assignment < T > (t); PE&$2(  
} d8N4@3CkL  
} ; N@3&e;y  
Tr$37suF  
@E%f AC  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -Zfq:Kr  
~aL&,0  
  static holder _1; +T8]R7b9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B"3uuk8  
0fAo&B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (RafidiH  
而不用手动写一个函数对象。 abtYa  
byN4?3 F  
H|I.h{:  
DP08$Iq  
四. 问题分析 -/LB-t  
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。 aFd87'^  
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。 $m[* )0/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a(IZ2Zmr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m.&"D> \t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2bt).gGm  
Ox^VU2K;&.  
五. 问题1:一致性 _qU;`Q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~ea&1+Z[3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jUCDf-_ m  
evro]&N{  
struct holder iXD=_^^o .  
  { VdE$ig@  
  // M2piJ'T4u  
  template < typename T > dhmrh5Uf  
T &   operator ()( const T & r) const \(`,z}Ht _  
  { k!ac_}&NNv  
  return (T & )r; sUN9E4  
} @jT=SFf  
} ; T&u25"QOf  
Y8Z-m (OQ  
这样的话assignment也必须相应改动: %R@&8  
H5/w!y@  
template < typename Left, typename Right > y;ymyy&  
class assignment e?\34F  
  { #|;;>YnZ   
Left l; y2:Bv2}  
Right r; 6bd{3@   
public : N7#,x9+E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yq,%<%+  
template < typename T2 > .v[!_bk8C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Cg&:+  
} ; ~09kIO)  
Hr!%L*h?  
同时,holder的operator=也需要改动: g<s;uRA4O9  
TykY>cl   
template < typename T > KYC<*1k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >+F +"NAN  
  { 9ve)+Lk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R/ 3#(5  
} H':0  
Oi$$vjs2  
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。 C`b)}dY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gM_MK8py  
:8l#jU `y  
return l(rhs) = r; i?IV"*Ob1N  
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。 mL3 Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3Nk )  
U~_G *0  
template < typename Tp > ?Suv.!wfLl  
class constant_t %40+si3c  
  { (&xIB F_6  
  const Tp t; tN-B`d 1  
public : 41^ $  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C)|#z/"  
template < typename T > Z.3*sp0 yv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X,ok3c4X  
  {  "xp>Vj  
  return t; *%jd>e7d  
} *FC26_pH  
} ; LT6VZ,S  
%)PQomn?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O^<\]_l  
下面就可以修改holder的operator=了 DPylc9[-  
+Q&CIo  
template < typename T > RxXiSc`^z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }`D-]/T8.  
  { gtJCvVj>g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ahrtl6@AS  
} % QI6`@Y"  
FXo{|z3  
同时也要修改assignment的operator() qY|NA)E)Bp  
"<1-9CMl  
template < typename T2 > Vo(V<2lw}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eN-lz_..7  
现在代码看起来就很一致了。  !AFii:#  
GL'zNQP-  
六. 问题2:链式操作 `fUP q ;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !?J?R-C  
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<l.%B  
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。 u\P)x~-TM  
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。 ;BjJ<?^{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .tt=\R  
p5 )+R/  
template < typename T > D[bPm:\0M  
struct result_1 x(bM   
  { mBWhC<kKs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zR_yxs'  
} ;  :IX_}|  
brClYpp,h  
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: } f+hB  
.9KW| (uW  
template < typename T > 4!0nM|~  
struct   ref n^$HC=}S  
  { `)_11ywZ  
typedef T & reference; O>sE~~g]?  
} ; 4{J'p19  
template < typename T > MD=VR(P?eq  
struct   ref < T &> k ks ?S',  
  { ?8aPd"x  
typedef T & reference; ~7"6Y ]  
} ; OCYC Dn  
>W?7a:#,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qD/FxR-!  
NZ?|#5 3  
template < typename T > 6v9A7g;4.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8@'Q=".J  
  { *'h vYl/?>  
  return l(t) = r(t); nO7#m~  
} Rhil]|a/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NJTC+`Hm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N~@VZbS(6  
fE&wtw{gi  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 'ktWKW$ D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O4w:BWVsn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >m&r,z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PmT,*C`/X  
最后的布局是: ht@s!5\LK  
                Add 'c|Y*2@  
              /   \ H-Z1i  
            Divide   5 (VA:`pstP  
            /   \ =| M[JPr  
          _1     3 gw`}eA$  
似乎一切都解决了?不。 aok,qn'j  
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。 JdW:%,sv  
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。 60St99@O  
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: Rooem dCM  
kVu-,OU  
template < typename Right > Al(u|LbQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :i_k A'dl&  
Right & rt) const /o=,\kM  
  { FI|@=l;_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KV$J*B Y  
} (6S f#M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^XQr`CqI  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V`z2F'vT  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 niIjatT  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1GL@t?S  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 W!G2$e6  
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? ooPH [p  
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: $6]7>:8mz  
N}2xt)JZz  
template < class Action > <r{ )*]#l  
class picker : public Action k(v8zDq*  
  { ET7(n0*P}]  
public : 4?a!6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1@Zjv>jy[  
  // all the operator overloaded P"WnU'+  
} ; StuDtY  
\PB~ 6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 044*@a5f  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4f?Y'+>Z,  
zu Jl #3YP  
template < typename Right > `+(|$?Cu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const De*Z UN|<  
  { \4.U.pKY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ToHCS/J59  
} ZP& "[_  
"wPFQXU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "jUr[X2J  
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。 K$..#]\TM  
B R-(@  
template < typename T >   struct picker_maker )2 P4EEs[  
  { 6QOdd 6_d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y'<juaw  
} ; 3=r8kh7,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n_n0Q}du  
  { aQEMCWxZ  
typedef picker < T > result; J0U9zI4  
} ; +{j? +4(B  
43;@m}|7$  
下面总的结构就有了: _r}oYs%1  
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。 @:~O  
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。 f*g>~!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t?0D*!D  
至此链式操作完美实现。 rwlV\BU  
AVR9G^ce_  
Lw]:/x  
七. 问题3 Upr:sB  
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。 6 1Nj&1Ze  
$e|G#mMd-  
template < typename T1, typename T2 > w\'Zcw,d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {q1&4U~'>O  
  { S4]xxc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nr>g0_%m  
} ]8q5k5~  
r'p;Nj.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,0#5kc*X  
26E"Ui5q  
template < typename T1, typename T2 > .d5|Fs~B  
struct result_2 FV/X&u8~  
  { N2VF_[l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +OF(CcA^  
} ; zJ#e3o .  
B(mxW8y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? EO,;^RtB  
这个差事就留给了holder自己。 A`7uw|uO$  
    'r%`(Z{~  
N1KYV&'o  
template < int Order > SPIYB/C  
class holder; <=V2~ asB  
template <> KLXv?4!  
class holder < 1 > l{4=La{?j  
  { *_$%Tv.]  
public : buRXzSR  
template < typename T > )Xa`LG =|  
  struct result_1 X9nt;A2TU+  
  { <GShm~XD2  
  typedef T & result; j8@YoD5o  
} ; L;xc,"\3  
template < typename T1, typename T2 > yg "u^*r&  
  struct result_2 ]do0{I%\eq  
  { &j/ WjZPF  
  typedef T1 & result; +b] g;  
} ; ' %OQd?MhL  
template < typename T > }VE[W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O!z H5  
  { e+=Ojo#  
  return (T & )r; kRskeMr:Rd  
} ~\K+)(\SNp  
template < typename T1, typename T2 > T IPb ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uG3t%CmN  
  { A0M)*9 f  
  return (T1 & )r1; xkOyj`IS  
} o:#MP(h,N  
} ; zp4Jd"XBX  
E`>-+~ZUsk  
template <> 9p(s FQ [  
class holder < 2 > .*D~ .!  
  { E/(:\Cm^  
public : KS'? DO  
template < typename T > 4D[W;4/p  
  struct result_1 -) $$4<L  
  { zb~!> QIz{  
  typedef T & result; d>  Y9g  
} ; au5 74tj  
template < typename T1, typename T2 > :n>m">4  
  struct result_2 XN]kNJX  
  { :SSe0ZZ_6b  
  typedef T2 & result; J']1^"_'  
} ; E/LR(d_  
template < typename T > 1bd(JL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ro6peUL*2`  
  { uKh),@JV  
  return (T & )r; ]BCH9%zLj  
} gOO\` #  
template < typename T1, typename T2 > .0#?u1gXsX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S8<O$^L^  
  { R{@WlkG}  
  return (T2 & )r2; hti)<#f  
} "VkraB.i  
} ; $t-HJ<!  
.BlGV2@^#  
T\b e(@r  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +|Xx=1_?BK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %`HAg MgP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }9>W41  
9pStArF?F0  
return l(i, j) = r(i, j); =4/lJm``  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I9ubVcV8  
2@1A,  
  return ( int & )i; (2QFwBW]  
  return ( int & )j; //>f#8Ho  
最后执行i = j; +K;(H']Z<-  
可见,参数被正确的选择了。 `pm6Ts{,  
A%oHx|PD  
a7nbGqsx  
!iCY!:  
A"#Gg7]tl'  
八. 中期总结 +Ld4 e]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Tw`^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jp xJZJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  hPx=3L$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor : UD<1fh  
sk$MJSE ~  
yFshV\   
1'R]An BV  
P$N\o@  
RXb+"/   
九. 简化 PR{?l  
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。 d"Hh9O}6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U8?QyG 2A  
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:  B@A3T8'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TNUzNA  
  +-*/&|^等 |9jeOV}/  
2. 返回引用。 :|M0n%-X  
  =,各种复合赋值等 YT}m 8Y  
3. 返回固定类型。 'F?T4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t@>Uc`%  
4. 原样返回。 |OUr=b  
  operator, &$qqF&  
5. 返回解引用的类型。 QK% {\qu  
  operator*(单目) OCa74)(  
6. 返回地址。 /^ i7^  
  operator&(单目) ON~SZa  
7. 下表访问返回类型。 gsqlWfa  
  operator[] 60*2k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Aj;Z &  
  operator<<和operator>> .4Jea#M&x  
`Ou\:Iz0u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7d]}BLpjWz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 't{~#0d=  
>jME == U0  
template < typename Left > ux& WN ,  
struct value_return vp 1IYW  
  { weU'3nNN  
template < typename T > A|I7R -  
  struct result_1 T'  %TMA  
  { |#LU"D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GP<A v1  
} ; 9sFZs]uM  
G}&B{Ir  
template < typename T1, typename T2 > /z>G= kA  
  struct result_2 ZC@ 33Q(  
  { (2[tQ`~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1CU-^ j  
} ; r;g[<6`!S  
} ; "6w-jT  
Z O5_n  
UIi;&[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q35$GFj"jD  
Waj6.PCFm  
下面我们来剥离functor中的operator() X&8&NkH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oa?bOm  
<xKer<D %  
return l(t) op r(t) ) kfA5xi[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WId"2W3M  
return op l(t) NBwxN  
return op l(t1, t2)  SS[jk  
return l(t) op zp:kdN7!^  
return l(t1, t2) op ARGtWW~:  
return l(t)[r(t)] T ]hVO'z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /X~l%Xm  
{~_X-g5|]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >k"Z'9l  
单目: return f(l(t), r(t)); U$&G_&*0a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @@"}i7  
双目: return f(l(t)); >\ y|}|?  
return f(l(t1, t2)); +3dWnBg?  
下面就是f的实现,以operator/为例 qT$;ZV #  
LuM:dJ  
struct meta_divide HQw98/-_W  
  { _ [su?C  
template < typename T1, typename T2 > }><Vc ouJ[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Uoe;4ni  
  { ?& qMC  
  return t1 / t2; 9fj3q>Un,  
} y3 {'s>O6  
} ; r: ]t9y>$<  
HT0VdvLw  
这个工作可以让宏来做: thy)J.<J  
sG[v vm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T2<?4^xN  
template < typename T1, typename T2 > \ {VtmQU? cJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d]{wZ#x  
以后可以直接用  S {oW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B9^ @d  
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 |T\`wcP`q  
(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。。。) r"sK@  
-c|dTZ8D)8  
AiKja>Fl<  
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   V` 7  
I .jB^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W=:4I[a6Q  
class unary_op : public Rettype N4]QmRX/j  
  { Fk=Sx<TX  
    Left l; qM= $,s*  
public : y (@j;Q3(r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ySAkj-< /P  
:FB-GNd  
template < typename T > @SeInew;`l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oS6dcJHf  
      { UKX9C"-5v  
      return FuncType::execute(l(t)); nX~Qt%  
    } ntR@[)K  
kZ7\zbN>  
    template < typename T1, typename T2 > $;7,T~{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Tl^mS~k  
      { PxfWO1S(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VBnD:w"z  
    } (#I$4Px{  
} ; KmS$CFsGL  
(mbC! !>  
8_ byS<b8  
同样还可以申明一个binary_op p+M#hF5o  
e.-+zkQ8EI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cj K\(b3  
class binary_op : public Rettype [PG#5.jwQ  
  { cHo@F!{o=  
    Left l; p[oR4 HWr  
Right r; BNi6I\wa  
public : :kU#5Aj gK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~5`p/.L)ZD  
K^32nQX  
template < typename T > ?R-4uG[(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N;Hoi8W  
      { pHKcKqB*13  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S $j"'K  
    } WxPu{N  
*^[m?3"W  
    template < typename T1, typename T2 > )M3} 6^s]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E>LZw>^Y J  
      { 7x> \/l(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )<ig6b%  
    } .X1xpi%  
} ; VT ikLuH  
&#/UWv}f 0  
!AR@GuQPE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *2,tGZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z$*m=]2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >wSrllmj@  
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。 hW<TP'Zm*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,zF^^,lO7  
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。。。 jJ.isr|`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Mo'6<"x  
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) t[e`wj+qz  
下面是修改过的unary_op ] 6Y6q])Z  
DXF>#2E^+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =w!>/#U  
class unary_op i<\WRzVT  
  { \wR;N/tg  
Left l; JnE\z*NB  
  } "QL"%  
public : S7B\m v  
\Gl>$5np  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;$.^  
Q]1s*P  
template < typename T > -3GlpC22  
  struct result_1 MSqW {  
  { j{$2.W$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W?H-Ng3E  
} ; Q30TR  
$V870 <  
template < typename T1, typename T2 > T`$!/BlZ  
  struct result_2 B;64(Vsa8  
  { BAIR!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [gaB}aLn  
} ; g0-~ %A,  
<Z j>}  
template < typename T1, typename T2 > @ JfQ}`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'O^<i`8U]  
  { *";O_ :C!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k0bDEz.X  
} a{ p1Yy-]  
X..<U}e  
template < typename T > {>Yna"p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DCP B9:u  
  { Y3.^a5o  
  return OpClass::execute(lt(t)); ET0^_yk  
} ^k2g60]  
*{!E`),FX  
} ; e3.q8r  
]KM3G  
RI2/hrW  
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 `f<&=_,xfH  
好啦,现在才真正完美了。 3f-J%!aH  
现在在picker里面就可以这么添加了:  myOdf'=  
2TccIv  
template < typename Right > E#n=aY~u-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /?%1;s:'  
  { *v#Z/RrrA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OrY^?E  
} %CV.xDE8  
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。 K''2Jfm  
G'T: l("l  
jaL#  
/k.?x]Ab  
^&7gUH*v  
十. bind [:MFx6  
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。 0bfJD'^9RP  
先来分析一下一段例子 ne|N!!Dmk  
@(CJT-Ak  
E$C0\O!7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m%%\k \  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VmON}bb[zz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MlV3qM@  
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。 B=)tq.Q7  
我们来写个简单的。 9Pql\]9"o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6KE?@3;Om  
对于函数对象类的版本: U>hpYqf_  
R*O<(  
template < typename Func > PUEEfq!%  
struct functor_trait 4Z0Y8y8)  
  { wCt!.<, .  
typedef typename Func::result_type result_type; b *Ca*!  
} ; |xFSGrC  
对于无参数函数的版本: }qg.Go  
m](q,65 2  
template < typename Ret > JN-W`2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -ZH6*7!  
  { HX#$ ^@Q(  
typedef Ret result_type; ,CIsZ1[VS  
} ; KkZS6rD\  
对于单参数函数的版本: &hnKBr(Lw  
L=&dJpyfT  
template < typename Ret, typename V1 > yq6:7<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %\B@!4]  
  { M7.H;.?  
typedef Ret result_type; ~j yl  
} ; \hD jZ  
对于双参数函数的版本: xM_+vN *(  
Yan,Bt{YJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~=t K17i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r*g<A2g%  
  { /DX6Hkkj%  
typedef Ret result_type; "b[w%KYyl  
} ; F.iJz4ya_  
等等。。。 @DuSii#.S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %I#[k4,N  
rnP *}  
template < typename Func > B *otqu z  
struct func_return _ykT(`.#  
  { do DpTwvh  
template < typename T > fl+2 '~  
  struct result_1 Yu: !l>  
  { s:*" b'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !"SuE)WM  
} ; ]SL0Mn g8  
j4+kL4M@H  
template < typename T1, typename T2 > Vi>`g{\  
  struct result_2 LvW7>-  
  { }3=^Ik;x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1q/Q@O  
} ; )#v0.pE  
} ; A Eo  
 %Krf,H  
bG/[mZpRT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wZb7 7  
Qq<+QL|  
template < typename Func, typename aPicker > eT@, QA(3  
class binder_1 k? !'OHmBL  
  { s!?T$@a=  
Func fn; lr9s`>9  
aPicker pk; >#|%y>g .o  
public : P vW~EJ  
cm`x;[e6l  
template < typename T >  K2D, *w  
  struct result_1 wY*tq{7  
  { aK]H(F2#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sh;>6xB  
} ; `|e3OCU  
u .,l_D_  
template < typename T1, typename T2 > I5#zo,9  
  struct result_2 NU%<Ws=  
  { hIFfvUl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 94xWMX2  
} ; ]SG(YrF  
3?s1Yw>?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WoWmmZ  
&5Huv?^a'  
template < typename T > 5^C.}/#>F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O_^;wey0}?  
  { frUO+  
  return fn(pk(t)); nE=,=K~  
} b|nh4g  
template < typename T1, typename T2 > Mcqym8,q|3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :NXM.@jJ="  
  { ,_I#+XiXY  
  return fn(pk(t1, t2)); 1Ts$kdO  
} 2Z7r ZjXW  
} ; T*qSk!  
BL H~`N3U  
wD5fm5r=  
一目了然不是么? h5}:>yc  
最后实现bind tQ Ia6c4|  
h.)o4(bO  
W5R /  
template < typename Func, typename aPicker > 4(TR'_X(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rf YFS96  
  { a G\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2)(ynrCe  
} Y *n[*N  
+K7oyZg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v_I)eac z  
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。 /s "Lsbe  
tlcNGPa  
十一. phoenix 5'S~PQka*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {!NX u  
[6f(3|"  
for_each(v.begin(), v.end(), {R}Kt;L:Ut  
( E[2xo/H  
do_ l G $s(  
[ @q+X:K5b  
  cout << _1 <<   " , " 1[4 0\sM  
] Jq_AR!} %  
.while_( -- _1), FwqaWEk  
cout << var( " \n " ) <L+y 6B  
) IRIYj(J  
); EJ=ud9  
l 1eF&wNC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: zaG1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ws< (LH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #T$yQ;eQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W \XLf,_+  
 I6rB_~]h  
R>R8LIZZc  
template < typename Cond, typename Actor > ZHimS7  
class do_while lC'U3Q&  
  { \7] SG  
Cond cd; H1-eMDe  
Actor act; ")D5ulb\  
public : @=dwvl' W  
template < typename T > 89\DS!\x9  
  struct result_1 ' oS= d  
  { l9#@4Os  
  typedef int result_type; @3Gr2/a  
} ; N'~l,{  
`]j:''K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `XrF ,  
?XB[awTD~  
template < typename T > n>W*y|UJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =pd#U  
  {  giORc  
  do -^$`5Rk  
    { Cnv?0to2l  
  act(t); d'k99(vy  
  } v`Yj)  
  while (cd(t)); 5DmW5w'p  
  return   0 ; |H ,-V;  
} ph>0?Z =bn  
} ; +jb<=ERV[  
T&+y~c[au  
%![3?|8~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T,/:5L9  
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。 =:_DXGW2H  
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。 0[.T`tpN'  
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。 ^0HgE;4  
下面就是产生这个functor的类: wf2v9.;X:<  
&NH[b1NMr  
>!W H%J  
template < typename Actor > Dy|)u1?  
class do_while_actor 'f-8P  
  { /Jf}~}JP  
Actor act; >G}g=zy@  
public : Jsf"h-)P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $3]]<oH  
SGP)A(,k9  
template < typename Cond > 9i+.iuE%Bu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ndHUQ$/(  
} ; `l0"4 [?  
U?=-V8#M|  
1<;G oC"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +d=w%r)  
最后,是那个do_ [Zne19/  
=XFyEt  
z -uW,  
class do_while_invoker d8.A8<wUr  
  { ~PyZh5x  
public : 7f>~P_  
template < typename Actor > ne 8rF.D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6)yi^v  
  { T&^b~T(y  
  return do_while_actor < Actor > (act); ).IK[5Q`  
} odKdpa Zc[  
} do_; $7*@TMX  
R?HuDxHk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eXi}-~o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4(&sw<k  
最后来说说怎么处理break和continue "2Q*-  
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。 #+L:V&QE  
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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