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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #~|k EGt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q\?s<l63  
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, ]`|$nU}v  
8YQuq.(>a  
{:K_=IRZ  
[3G{NC|'  
  class filler L^ J|cgmNw  
  { vKG\8+  
public : >bh+!5Y0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ],pB:=  
} ; su1lv#  
p)yP_P  
heCM+ =#~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .Q,"gsY  
@@Ybg6.+*  
N3|:MMl  
MO8}i?u=z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FOsd{Fw  
U`ttT5;  
Lj<TzPzg*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P_1WJ  
hpF_@n  
FfJp::|ddr  
j8` B  
二. 战前分析 "/aZ*mkjfJ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PN l/}'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j2MA['{  
O8@65URKx  
0Idek  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]`&_!T  
  /* --------------------------------------------- */ ?ZlXh51  
vector < int *> vp( 10 ); x z8e1M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ltNC ti{Q  
/* --------------------------------------------- */ o+E~iC u5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '^m.vS!/  
/* --------------------------------------------- */ 0+FPAqX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .n]"vpWm[  
  /* --------------------------------------------- */ j#5a&Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )/$J$'mcxd  
/* --------------------------------------------- */ NZvgkci_(u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &)1.z7T  
.*-8rOcc  
5E'/8xpbB  
D$}8GYq  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8!{*!|Xd  
1._1, _2是什么? 2<EV iP9  
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。 ?}cmES kX@  
2._1 = 1是在做什么? "[_j8,t`  
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。 .`OU\LA  
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。 F}_b7 |^  
,TQec:B  
IgX &aW  
三. 动工 6!m#;8 4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j 2ag b  
xaMDec V  
*-nO,K>y`  
Te+(7 Z  
template < typename T > *4U_MM#rX  
class assignment mAW.p=;  
  { r N$0qo  
T value; |2j,  
public : = j1Jl^[  
assignment( const T & v) : value(v) {} >a?Bk4w  
template < typename T2 > Ss>pNH@ c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |U|>YA1[b  
} ; J\@6YU[A  
R.^]{5  
duY?LJ@g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i/9iM\2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kW/G=_6  
RpivO,   
GTP'js  
6'Q{xJe?  
  class holder <L-F3Buu  
  { x6UXd~ L e  
public : Z}+}X|  
template < typename T > z\]Z/Bz:6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |4df)  
  { xb,d,(^]R  
  return assignment < T > (t); )^ah, ;(  
} d0:LJ'<Q  
} ; !O_G%+>5W  
U]cXE1c>F  
qbv\uYow3k  
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: 7iP+!e}$.  
o}rG:rhIh  
  static holder _1; h9)S&Sk{s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -5<[oBL;  
|R}=HsYey  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >w S'z]T9  
而不用手动写一个函数对象。 k>($[;k|b  
;4rhh h&  
bJ^h{]  
 q+L'h8  
四. 问题分析 k1wIb']m]z  
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。 2l<2srEK  
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。 PQ&*(G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O4R\] B#Xu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /hl'T'RG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2ioHhcYdJU  
TjUwe@&Rw  
五. 问题1:一致性 lFzVd N  
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?| (;{X-c}?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X8)k'h  
4IeCb?  
struct holder l f>/  
  { g:Hj1!'  
  // ~:DL{ZeEb  
  template < typename T > xKUL}>8  
T &   operator ()( const T & r) const 6 VEB2F  
  { n28JWkK8  
  return (T & )r; [dJ!JT/X{  
} PgkU~68`  
} ; Ob$``31{s  
w(oK   
这样的话assignment也必须相应改动: hF2e--  
 !VGG2N8  
template < typename Left, typename Right > IoDT  
class assignment &QHJ%c  
  { j, 0`k  
Left l; )~U1sW&t  
Right r; ,X@o@W+L  
public : Uy?jVPL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J,Sa7jv[  
template < typename T2 > )WqolB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  /qLO/Mim  
} ; 2R/|/>T v  
F1Z'tjj+  
同时,holder的operator=也需要改动: T\l`Y-vu  
*tXyd<_Hd  
template < typename T > RAW;ze*"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g|~px$<iY  
  { h(|T.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z [!"x&H]h  
} Hyb(.hlZh  
2K}49*  
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。 w!f2~j~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BSm"]!D8*  
2k.VTGak  
return l(rhs) = r; X*2W4udF  
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。 cH5i420;aO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Z$d<~Mq q  
JEto_&8,C  
template < typename Tp > N~)-\T:ap  
class constant_t QH'*MY  
  { :&BPKqKp  
  const Tp t; Q}AZkZ  
public : 2) X#&IE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .6wPpLG?{  
template < typename T > \g}]u(zg%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yv,FzF}7  
  { dNe!X0[  
  return t; iWCYK7c@.-  
} xC)bW,%  
} ; B>2R-pa4~  
` Ig5*X4|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zd YH9d>D  
下面就可以修改holder的operator=了 _b&|0j:Ud  
s#X/ F  
template < typename T > :kgh~mx5LF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F6\{gQ<E  
  { d( v"{N}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \J^#2{d  
} >=@-]X2%j  
2`=jKt  
同时也要修改assignment的operator() YC6T0m  
4(L mjue]?  
template < typename T2 > si0}b~t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wps/{h,  
现在代码看起来就很一致了。 #UM,)bH  
x3O%W?5  
六. 问题2:链式操作 *6}M.`.-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rS1gFGrj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @O#!W]6NT6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Cut~k"lv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 VX)8 pV$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 65LtCQ }  
Ks.b).fH  
template < typename T > ](r}`u%}y  
struct result_1 Hx#YN*\.M  
  { qTuR[(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mq> 4!  
} ; b31$i 5{  
w.m8SvS&b  
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: $f:uBhM  
o5Oig  
template < typename T > -E7mt`:d  
struct   ref _pdKcE\X  
  { YSnh2 Bq  
typedef T & reference; Z ]A |"6<  
} ; XM]m%I  
template < typename T > t&U9Z$LS  
struct   ref < T &> d.&_j`\F  
  { T<]{:\*n  
typedef T & reference; yY$^ R|t  
} ; | Y:`>2ev  
UQ0!tFx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ";/]rwHa)  
j^jC|  
template < typename T > 88?bUA3]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z`-$b~0  
  { ?1=.scmgDG  
  return l(t) = r(t); k{vj,#  
} i c{I  
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。 :w8{BIUN)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S m(*<H  
m H:Un{,  
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 T!jh`;D+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  u$?!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *BKD5EwS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V!:!c]8F  
最后的布局是: e:G~P u`  
                Add > .wZEQ6QK  
              /   \ 3Zp<#  
            Divide   5 <#0i*PM_  
            /   \ HlE8AbEg  
          _1     3 J&6p/'UPZ  
似乎一切都解决了?不。 p3P8@M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 h8V*$  
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。 uEgR>X>  
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: o)I)I/v  
JA^!i98{  
template < typename Right > R>c>wYt'f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^; KC E  
Right & rt) const 4X=VNORlU0  
  { "%T~d[M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W^<AUT  
} U5"u h} 3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "kApGNB  
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。 Hzz{wY   
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。 &N.pW=%,N  
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。 $:u*)&"t|  
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。 8~!E.u9w  
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? KR.;X3S}  
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: a 4?A 5  
aR2N,<Cp5  
template < class Action > x}2nn)fdZ  
class picker : public Action SkDr4kds  
  { @!iS`u  
public : o@A`AA9  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  ~&~4{  
  // all the operator overloaded c|<F8 n  
} ; hNc8uV{r=  
CVO_F=;  
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。 nf pO  
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: ,!> ~izB  
4Uny.C]  
template < typename Right > Yo%U{/e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7~2_'YX>:  
  { th{J;a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U)dcemQY  
} Lv+{@)  
,Ee5}#dI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X1w11Z7o  
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。 $z!G%PO1%  
HD<$0M|  
template < typename T >   struct picker_maker n1\$|[^6  
  { 1e\cJ{B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >FE8CH!W&  
} ; ") 8l'^Mq2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {^oohW -  
  { "e-z 2G@z  
typedef picker < T > result; knO X5UnS  
} ; gb,ZN^3<-  
ltOS()[X  
下面总的结构就有了: mX|M]^_,z  
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。 wai3g-`  
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。 iZTU]+z!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &wi+)d  
至此链式操作完美实现。 j+3\I>  
EI=~*&t  
}/J"/ T  
七. 问题3 ;[o:VuTs  
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。 -+F,L8  
fDYTupKXH  
template < typename T1, typename T2 > ]D nAW'm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O#.YTTj  
  { gI7*zR4D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o;c"-^>  
} QP~["%}T  
*Y8 5ev q  
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: 09 McUR@  
Ep-bx&w+  
template < typename T1, typename T2 > FW[|Zq;}  
struct result_2 &Sb)a  
  { zgFL/a<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i).Vu}W#S  
} ; "PMJh3q  
gy?uk~p  
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? F7' MoH  
这个差事就留给了holder自己。 $j,$O>V  
    f5//?ek  
j f4<LmR  
template < int Order > 7a>+ma\  
class holder; :PV3J0pB~  
template <> wMkHx3XD  
class holder < 1 > V|A)f@ Fs  
  { a6zWg7 PN  
public : 5ppr;QaB  
template < typename T > ,i6U*  
  struct result_1 Qc Wg  
  { @@ @}FV&  
  typedef T & result; ms3"  
} ; 7x.j:{2  
template < typename T1, typename T2 > yVVyWte,  
  struct result_2 Z>UM gu3c  
  { ;8=Bee4  
  typedef T1 & result; C_3,|Zq?|  
} ; 3` IR ^  
template < typename T > !hJ!ck]M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 JI8l`S  
  { ;a|%W4"  
  return (T & )r; 0++RxYFCL  
} ` C d!  
template < typename T1, typename T2 > ?Xpk"N7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j#3IF *"  
  { q-^{2.ftcx  
  return (T1 & )r1; !]?kvf-3e  
}  !'!\>x$  
} ; 1OvoW Nx  
+PBl3  
template <> S*n5d>;  
class holder < 2 > aAP86MHO  
  { s5v}S'uO{  
public : LRw-I.z  
template < typename T > B4HMs$>   
  struct result_1 TP| ogF?  
  { }@.@k6`n  
  typedef T & result; (mbm',%-(  
} ; Dy5&-yk  
template < typename T1, typename T2 > e{5O>RO  
  struct result_2 Mi NEf  
  { <Voct  
  typedef T2 & result; y,OG9iD:h  
} ; VMo:pV  
template < typename T >  > T:0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *)?'!  
  { "~zLG"  
  return (T & )r; R?#=^$7U  
} |+[Y_j  
template < typename T1, typename T2 > $*:$-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w/PE)xA  
  { nWK7*  
  return (T2 & )r2; Q.3:"dT  
} X f;R'a,$  
} ; k}qCkm27  
sk:B; .z  
v>mK~0.$  
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> >。 u"wWekB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A@:U|)+4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZCBF&.!  
KLu Og$i  
return l(i, j) = r(i, j); z6,E} Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &v;o }Q}E{  
W4P+?c>'2  
  return ( int & )i; ^ rUq{  
  return ( int & )j; `PI*\t0  
最后执行i = j; 1U^KN~!  
可见,参数被正确的选择了。 eJ ^I+?h  
Ejf5M\o  
LylCr{s7  
Xx2t0AIB  
!)`*e>]x  
八. 中期总结 yc`3)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (c"!&&S^ =  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q \fyp\z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =[Z3]#h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G;[O~N3n.  
~6O~Fth  
9KJ}A i  
!g)rp`?  
, )TnIByM  
%]4=D)Om  
九. 简化 jY=M{?h''  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q\gbjci  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \~Ml<3Zd:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: XIdC1%pr;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CvEIcm=t  
  +-*/&|^等 > sQ&5-i  
2. 返回引用。 L.JL4;U P  
  =,各种复合赋值等 \D]9:BNJ  
3. 返回固定类型。 vSv1FZu*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q"S,<I<f  
4. 原样返回。 4M6[5RAW{  
  operator, suFk<^3  
5. 返回解引用的类型。 WIAukM8~  
  operator*(单目) k{hNv|:,  
6. 返回地址。 BnDCK@+|Q  
  operator&(单目) ""_G4{  
7. 下表访问返回类型。 .yD 6$!6  
  operator[] l]Ym)QP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5j0 Ib>\  
  operator<<和operator>> !h<O c!9  
}s6Veosl  
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。 |YV> #l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e"{"g[b/7  
{^:NII]  
template < typename Left > EQw7(r|v:  
struct value_return Di}M\!-[  
  { F?cwIE\J  
template < typename T > e{XzUY6  
  struct result_1 Q7d@+C  
  { <%rm?;PBl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G$QN_h,}  
} ; BgDWl{pm  
x%[NK[^&  
template < typename T1, typename T2 > hsYE&Np_Q  
  struct result_2 .=d40m  
  { PyK!Cyq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \IudS{ .?;  
} ; M`@ASL:u  
} ; Xh3b=i|K  
z}7}D !  
CPeu="[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NpKyrXDJv  
dD~H ft  
下面我们来剥离functor中的operator() f5{|_]q]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <r>Sj /w<D  
WiQVZ {  
return l(t) op r(t) o1*P|.`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3p?nQ O)L  
return op l(t) C+%eT&OO  
return op l(t1, t2) fOdqr  
return l(t) op }QQ 7jE  
return l(t1, t2) op #T{)y  
return l(t)[r(t)] V[WL S?-)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %W=BdGr[8z  
X=lsuKREZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2i !\H$u`  
单目: return f(l(t), r(t)); ~ F-lO1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SXO.|"M  
双目: return f(l(t)); I3'UrKKO  
return f(l(t1, t2)); ZitmvcMk  
下面就是f的实现,以operator/为例 o`7 Z<HF  
ZH>i2|W<  
struct meta_divide =YfzB!ld  
  { j(K)CHH  
template < typename T1, typename T2 > FU J<gqL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rwio>4=  
  { $/@  L  
  return t1 / t2; !y>up+cRjl  
} 4i }nk T  
} ; q4G$I?4  
XZ3fWcw[  
这个工作可以让宏来做: W,H=K##6<  
?$uF(>LD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P{:Zxli0  
template < typename T1, typename T2 > \ w:iMrQeJg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r ?<kWR?w  
以后可以直接用 Gr)G-zE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \&ZEIAe  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ka ;=%*7T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) JRZp 'Ln  
D]rYg'  
bAN>\zG+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 AkdO:hVtG  
C+jXH)|iq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6K<o0=,jm2  
class unary_op : public Rettype j72mm!  
  { ~-uf%=  
    Left l; ^6F, lS_t  
public : z 0zB&}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )PYh./_2  
%|^,Q -i,  
template < typename T > 9ZatlI,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v6[VdWOx5  
      { ?*r%*CL  
      return FuncType::execute(l(t)); }u$c*}  
    } GM1.pVb  
n9k  
    template < typename T1, typename T2 > }LQV2 hKTG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &)JoB  
      { \*qradgx$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NjA[(8\:  
    } hA1B C3  
} ; Z]bG"K3l  
"UhE'\()  
MU2kA&LH  
同样还可以申明一个binary_op PYs0w6o  
0dS(g&ZR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u^c/1H:6  
class binary_op : public Rettype X eY[;}9  
  { { D|ST2:E  
    Left l; X&5N 89  
Right r; Q=vo5)t   
public : ,{msJyacmR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d)D!np=  
&m[}%e%~0  
template < typename T > !g}@xwWax  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |O'*CCrCL  
      { M"{*))O\-c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tq@)J_7|  
    } /YU8L  
2Q@Jp`# ,4  
    template < typename T1, typename T2 > V m8dX?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "oFi+']*  
      { . .S3-(xW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?p 4iXHE  
    } V>E7!LIn.  
} ; c&wiTvRV  
Nge@8  
C?]eFKS."  
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 %H&WihQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =_g#I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i ps)-1  
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。 |22vNt_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `' EG7  
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。。。 qdKqc,R1{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 < .e4  
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) f#!nj]}#  
下面是修改过的unary_op 1q5S"=+W[  
Q8QB{*4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +oO7UWs>6  
class unary_op $]}K;  
  { ;#IrHR*Bk  
Left l; K7(k_4  
  >hq{:m  
public : O'#;Ge/,  
*icaKy3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?[>Y@we  
w L>*WLfR  
template < typename T > #2:?N8vz*  
  struct result_1 Lp@Al#X55  
  { !TY0;is  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <gH-`3 J6  
} ; 0pW;H|h  
]GCw3r(!  
template < typename T1, typename T2 > 1|ddG010  
  struct result_2 ot! m=s  
  { (4yXr|to}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d7QUg 6=  
} ; @(E6P;+{  
;V?(j 3b[  
template < typename T1, typename T2 > 0.nkh6 ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Y7$cU &  
  { !;[cJbqnh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |JWYsqJ0U  
} n c~JAT# '  
:AqtPV'  
template < typename T > *&_cp]3-WF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5=p<"*zJ  
  { a|4D6yUw|  
  return OpClass::execute(lt(t)); n&|N=zh  
} DcM/p8da  
T\6,@7  
} ; G973n  
*14:^neoI  
-O=xgvh"  
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 WJa7  
好啦,现在才真正完美了。 F:jtzy"  
现在在picker里面就可以这么添加了: TqV^\C?  
$dK430_B  
template < typename Right > 0]MD ?6-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j;D$qd'J  
  { D0kz;X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0YfmAF$/B  
} xE!0p EHd  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 LN<rBF[_:f  
{r|RH"|?Z(  
l7VTuVGUJ  
#<sK3PT  
V\r{6-%XiW  
十. bind _:5t~29  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8)pL0bg  
先来分析一下一段例子 J9j @V4  
\.sC{@5K  
OQ 4h8,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e 6>j gy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^*B@=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X !0 7QKs  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F  Qk  
我们来写个简单的。 S'ms>ZENC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HUCJA-OZGL  
对于函数对象类的版本: >py[g0J  
d^!3&y&  
template < typename Func > RIO?rt;  
struct functor_trait Y= =5\;-  
  { l.Ev]G/5  
typedef typename Func::result_type result_type; sN?Rx}  
} ; ?YV#  K  
对于无参数函数的版本: .Z"`:4O   
/4;A.r`;  
template < typename Ret > I2SH j6 -  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o&z[d  
  { i^A=nsD`  
typedef Ret result_type; Jq?zr]"A  
} ; 59W~bWHCP  
对于单参数函数的版本: t# y,9>6  
 6Bcr.`  
template < typename Ret, typename V1 > }oSgx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N$C+le  
  { {^uiu^RAc  
typedef Ret result_type; 34k>O  
} ; $9r4MMs{$  
对于双参数函数的版本: L%{YLl-zf]  
dw5"}-D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U@n5:d=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z\8s |!  
  { o:3(J}  
typedef Ret result_type; m}oR*<.  
} ; f/IQ2yT-:D  
等等。。。 f5un7,m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }YM\IPsPu  
e<a*@ P,  
template < typename Func > (&r` l&0  
struct func_return `"yxmo*0  
  { 9^?muP<A  
template < typename T > soQ[Zg4}  
  struct result_1 O`GF |  
  { r%ebC   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yJ0 %6],^g  
} ; B)L0hi  
'r\RN\PT  
template < typename T1, typename T2 > I^u~r.  
  struct result_2 Kr1Y3[iNv  
  { oz,.gP%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Buh}+n2]5  
} ; ;bg]H >$U7  
} ; Sf.OBU1rs  
"Y^ 9g/  
%l a1-r~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c?}G;$  
WvfM.D!  
template < typename Func, typename aPicker > g"kI1^[nj  
class binder_1 tu* uQ:Ipk  
  { PUZcb+%]h  
Func fn; S^p^) fAmF  
aPicker pk; =2=rPZw9  
public : Y3(MKq  
BKb#\(95*  
template < typename T > $U9]v5  
  struct result_1 lA1  
  { y06**f)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tbv w?3  
} ; ~tRGw^<9  
w3sU&  |N  
template < typename T1, typename T2 > aBG^Xhx  
  struct result_2 *x]*%  
  { ~x<?Pj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "M /Cl|z  
} ; n=F rv*"Z  
Mlo,F1'?>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Xy!NBh7I  
V.qH&FJ=l  
template < typename T > @n.n[zb\|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pmWy:0R  
  { /J/V1dC}]D  
  return fn(pk(t)); ]d7A|)q  
} 8Yf*vp>T/x  
template < typename T1, typename T2 > (s&]V49  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qhcx\eD:?  
  { |&W4Dk n  
  return fn(pk(t1, t2)); _#&oQFdYR  
} c(2?./\|  
} ; 'bSWJ/;p)  
%,HUn`  
j3`YaWw  
一目了然不是么? \#VWZ\M8a  
最后实现bind _ A# lyp  
FJCORa@?_  
GK1nGdT]  
template < typename Func, typename aPicker > Y*\h?p[,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8IxIW0  
  { ~xsJML  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "JLE  
} 3BD&;.<r  
[r3sk24  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oe|;>0yf  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  4uMMf  
bfZt<-  
十一. phoenix 4u%AZ<-C}m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +75"Q:I  
jXALL8[c  
for_each(v.begin(), v.end(), (GpP=lSSeY  
( 0#8, (6  
do_ ;]m;p,$  
[ 32SkxcfrCK  
  cout << _1 <<   " , " )AR- b8..o  
] S(xs;tZ  
.while_( -- _1), *n&Sd~Mg  
cout << var( " \n " ) 9{j`eAUZl  
) lZ[J1:%  
); |? fAe {*  
.xmB8 R  
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: N '&>bO?@`  
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 4^:dmeMZ`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -.M J3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oi,KA  
JeNX5bXW  
% 33O)<?  
template < typename Cond, typename Actor > pt3)yj&XE  
class do_while DeNWh2  
  { WoGnJ0N q  
Cond cd; 71P. 9Iz  
Actor act; ![r)KE=v8I  
public : 0)b1'xt',  
template < typename T > p!=8Pq.  
  struct result_1 t1mG]  
  { u t4:LHF  
  typedef int result_type; K39I j_3  
} ; /.!&d^  
*WJK&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p"~@q}3  
Vq`/]&  
template < typename T > p=> +3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cQThpgha  
  { O{\<Izm`D  
  do U; <{P  
    { U_gkO;s%  
  act(t); DBcR1c&<H  
  } +4T.3Njjn  
  while (cd(t)); F}meKc?a  
  return   0 ; hrzxc4,W  
} >yT1oD0+x  
} ; uaKbqX  
V( 0Y   
`RE>gX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G9QvIXRi  
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。 H*3u]Ebh  
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。 _eBNbO_J  
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。 -UzWLVB^  
下面就是产生这个functor的类: nFGX2|d  
sg}<()  
,%xat`d3,3  
template < typename Actor > N2[jBy8M  
class do_while_actor bDh4p]lm  
  { C Q iHk  
Actor act; UukY9n];]  
public : eX"Ecl{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z@\mn  
vShB26b  
template < typename Cond > Z"w}`&TC$^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4h--x~ @  
} ; 04v ~ K  
\vc&V8  
tS3&&t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AT3HH QD  
最后,是那个do_ b3%a4Gg&  
t4:/qy  
7zE1>.  
class do_while_invoker m zoH$@  
  { =X[?d/[  
public : !XI9evJw  
template < typename Actor > s%Ph  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jR\ !2!  
  { 40].:9VG  
  return do_while_actor < Actor > (act); udr|6EjD.  
} s/11 TgJ  
} do_; q^wSM  
Hi~)C\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G^K;+&T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4K`b?{){+a  
最后来说说怎么处理break和continue 3y2L! &'z  
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。 [`tNa Vg  
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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