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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F@C^nX9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >n!,KUu]  
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, E 0k1yA  
j4C{yk  
%BV 2 q  
f*uD9l%/  
  class filler >R&=mo~  
  { !}[cY76_  
public : ueimTXk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +WGL`RP  
} ; PNn- @=%  
+[2X@J  
w =MZi=p  
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: \Gzo^w  
VOmWRy"L  
wlY6h4c  
*CnrzrKtQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _jhdqON6E  
ku`bwS  
MZ/PXY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XyM?Dc5,  
"q'9-lk  
^KK9T5H  
1zz.`.R2U  
二. 战前分析 T-'B-g  
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。 -_>g=a@&  
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 'yq'J)  
Ob|[/NN  
I{V1Le4?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JN{xh0*  
  /* --------------------------------------------- */ qL\*rYe<  
vector < int *> vp( 10 ); cuw3}4m%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &dC #nw  
/* --------------------------------------------- */ VB?mr13}G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wu2AhMGmw  
/* --------------------------------------------- */ JMT?+/Qbu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CCX!>k]  
  /* --------------------------------------------- */ 9hG+?   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R+s_uwS  
/* --------------------------------------------- */ !`VO#_TJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8J- ;/  
C~5-E{i  
)~](qLSl  
GW(-'V/  
看了之后,我们可以思考一些问题: p2=Sbb  
1._1, _2是什么? LX %8a^?;  
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。 >:ZlYZ6sI  
2._1 = 1是在做什么? J{Z-4y  
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。 10/N-=NG18  
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。 AR}M*sSh  
;,z^!bD  
l; e&p${P  
三. 动工 LRhq%7p7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .2xp.i{  
)-3!-1  
VesO/xG<  
,{C(<1  
template < typename T > EO|r   
class assignment h>Z$ n`T  
  { -S=Zsr\  
T value; C { }s  
public : `9Qr kkG+  
assignment( const T & v) : value(v) {} X;5U@l  
template < typename T2 > g~L1e5C]z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t[6g9e$  
} ; + R)x5  
i\S } aCm  
c;w~-7Q*|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X$O,L[] 4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xu1l6jr_  
O_f|R1G5z  
6e@ O88=  
~Exd_c9  
  class holder %iI0JF*E z  
  { 7"f$;CN?~  
public : `8F%bc54iw  
template < typename T > ay2 m!s Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?6    
  { `h M:U  
  return assignment < T > (t); &7 }!U  
} gKg2Ntxj  
} ; tg~&kaz  
>taS<.G  
,_T,B'a:  
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: #VC^><)3  
+1p>:cih  
  static holder _1; [pbX_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1vu4}%nD  
xIF z@9+k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pFSVSSQRV|  
而不用手动写一个函数对象。 ',0~\V  
/U1GxX:P,  
~}4o=O(  
kq:,}fc;B  
四. 问题分析 o lNL|WJ`w  
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。 UTUIL D  
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。 bF' ~&<c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~GfcI:Zz&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mf@YmKbp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NV;5T3  
Y[T;j p(k  
五. 问题1:一致性 rK~362|mo  
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?| (k M\R|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ok'0Byo  
;sNyN#  
struct holder e=Kv[R'(M  
  { +M@G 8l  
  // t2OXm  
  template < typename T > SlZL%C;  
T &   operator ()( const T & r) const f\~e&`PV  
  { qB]z"Hfq,  
  return (T & )r; =Gd[Qn83.%  
} 6FSw_[)  
} ; p/lMv\`5  
vG\]xM'u  
这样的话assignment也必须相应改动: z}C#+VhQ`  
K;6K!6J:[  
template < typename Left, typename Right > 8+gx?pb  
class assignment y%TR2CvT  
  { =oT@h 9VI  
Left l; 1a4QWGpq  
Right r; (fh:q2E#  
public : ~JLqx/[|s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YhLtf(r  
template < typename T2 > EemKYcE@Nr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r.i.w0B(  
} ; QJdSNkc6  
ZFW}Vnl  
同时,holder的operator=也需要改动: o,\%c" mC  
tO[+O=d  
template < typename T > ?]9uHrdsN}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fwsq:  
  { `Q(ac| 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lBG* P>;  
} Mh+'f 93  
Fa+PN9M`?.  
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。 0BaL!^>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  _&(ij(H  
sWavxh8A  
return l(rhs) = r; y\0^c5}  
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。 Z7.)[ ;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >D:S)"  
z%Z}vWn  
template < typename Tp > G~B V^  
class constant_t sM5 w~R>Y  
  { Gzp)OHgJ  
  const Tp t; B.P64"w  
public : Cg{$$&_(Hj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IB!Wrnj?  
template < typename T > 'E&K%/d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =]zPUzr,|  
  { #[KwR\b{:+  
  return t; A+F-r_]}db  
} oTa! F;I  
} ; 8V|-BP5^  
ycE<7W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CIaabn  
下面就可以修改holder的operator=了 l&|{uk  
^U`q1Pg5  
template < typename T > $`=?Nb@@#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s lI)"+6  
  { hPk+vvXtK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i@I%$!cB  
} Xj@Kt|&`k  
l:|Fs=\  
同时也要修改assignment的operator() }jk^M|Z"Oz  
/N^+a-.Qd  
template < typename T2 > ;< ][upn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]_pL79y  
现在代码看起来就很一致了。 eoL)gIM%  
]Aluk|"`U  
六. 问题2:链式操作 5-3gsy/Mo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (i?^g &  
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。 b gD Dys  
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。 XM 7zA^-  
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。  y]+A7|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +]e4c;`ko}  
.F6#s  
template < typename T > >lj3MNSH  
struct result_1 }dR *bG  
  { jCl[!L5/1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s-ou;S3s  
} ; 37[C^R!1c  
'oEmbk8Hg  
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: Iymz2  
x('yBf  
template < typename T > GGuLxc?(  
struct   ref M@K[i*e  
  { cs5Xd  
typedef T & reference; ={Hbx> p  
} ; KqUFf@W  
template < typename T > **"P A8   
struct   ref < T &> p[eRK .$!  
  { hJ@nW5CI  
typedef T & reference; '8JaD6W9S  
} ; 9e5UTJ  
b2Hpuej  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: # 9t/j`{  
*Tlv'E.M  
template < typename T > LQjqwsuN{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8dH|s#.4um  
  { x'qgpG}?]  
  return l(t) = r(t); 6xe |L  
} <b\urtoJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /$=^0v +  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fm* Hk57  
]VME`]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 S`G\Cd;5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i&$uG[&P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cPbz7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f/x "yUq  
最后的布局是: C0%%@ 2+  
                Add 1dcy+ !>  
              /   \ p"@|2a  
            Divide   5 nM`)`!/  
            /   \ "ir*;|  
          _1     3 E'G>'cW;x  
似乎一切都解决了?不。 dc)Gk  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 kXr%73s  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +0 MKh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: KB = z{g  
y6/X!+3+  
template < typename Right > YSgF'qq\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iIFQRnpu;3  
Right & rt) const 8=~>B@'  
  { Q6K)EwN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `cpcO  
} SOmn2 }   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /Hmo!"W`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3p4?-Dd|_$  
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。 fR%8?6  
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。 {rZ"cUm  
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。 (Y([^N q  
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? cy4'q ?r  
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: 919g5f`  
YW<2:1A|  
template < class Action > ]B4mm__  
class picker : public Action lG9ARRy(=  
  { L])w-  
public : Ef.4.iDJrR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W1 Qc1T8  
  // all the operator overloaded 5H+k_U  
} ; T;@>O^  
sE6J:m(  
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。 9eiBj  
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: V%lGJ]ZEa  
aUK4{F ;  
template < typename Right > K"7;Y#1g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vc #oALc&  
  { /Ph&:n\4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); on?/tHys  
} `Xdxg\|  
|+-i'N9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 493i*j5r)l  
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。 ,hLSRj{  
!" %sp6Wc  
template < typename T >   struct picker_maker |SKG4_wGe  
  { I^(#\vRW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mo[<4U ks  
} ; <0)ud)~u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ROS"VV<  
  { bs EpET  
typedef picker < T > result; R2THL  
} ; 8zDH<Gb  
@jSbMI  
下面总的结构就有了: Lo5@zNt%W  
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。 ggc?J<Dv  
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。 ,,%:vK+V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2 BX GVo  
至此链式操作完美实现。 +'KE T,  
'QojSq   
heZy 66  
七. 问题3 X|E+K  
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。 &v5.;8u+OV  
YQV?S  
template < typename T1, typename T2 > 'z}M[h K]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l@r wf$-  
  { )S};k=kG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gT&'i(c  
} SiqX1P  
ct4 [b|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L'XdX\5  
6$s0-{^  
template < typename T1, typename T2 > "lz[zFnO  
struct result_2 1Dya?}3  
  { ( *>/w$%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =lC;^&D-0/  
} ; 'nWs0iH.  
$dh4T";  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (s$u_aq 77  
这个差事就留给了holder自己。 \!JS7!+  
    [Z5[~gP3  
Z%5nVsm:G  
template < int Order > (y~laW!  
class holder; T3 9C lH  
template <> VP %i1|XZJ  
class holder < 1 > kg: uGP9  
  { z{pC7e5  
public : jc&/}o$K  
template < typename T > q)V1{B@  
  struct result_1 6`qr:.  
  { xd|~+4  
  typedef T & result; 'ZC}9=_g  
} ; YWRE&MQ_  
template < typename T1, typename T2 > n{^<&GWox  
  struct result_2 FL`1yD^2  
  { UOWIiu  
  typedef T1 & result; j&dx[4|m:h  
} ; d]CviQUq  
template < typename T > s[3![ "^Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NFY|^*bll  
  { B6ed,($&  
  return (T & )r; J3~hzgY  
} -VWCD,c  
template < typename T1, typename T2 > B:?#l=FL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dd0Qp-:2  
  { t=Z&eKDC  
  return (T1 & )r1; < TR/ `  
} 2y+70(E1  
} ; QB/7/PW{H\  
#vj#! 1  
template <> 4ZI!,lv*  
class holder < 2 > `6Ureui2?  
  { xd^&_P$=  
public : 5pRY&6So  
template < typename T > R:w %2Y  
  struct result_1 .!JMPf"QEI  
  { G la@l<  
  typedef T & result; bQwdgc),s{  
} ; :tMre^oP  
template < typename T1, typename T2 > ^:4L6  
  struct result_2 {*QvC g?  
  { g7xbyB o7  
  typedef T2 & result; %K h2E2Pe  
} ; #PPR"w2g  
template < typename T > !8xKf*y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 61/)l0 <;  
  { g/IH|Z=A  
  return (T & )r; !2}rtDE  
} ;>9OgO  
template < typename T1, typename T2 > k)`$%[K8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const },DyU  
  { 2)wAFO6u  
  return (T2 & )r2; j%pCuC&"  
} "r8EC  
} ; dh&W;zs  
nVxq72o@  
[{`)j  
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> >。 bvl~[p$W3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EdEoXY-2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pT4qPta,2  
!\CG,Ek  
return l(i, j) = r(i, j); 4P|$LkI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hUVk54~l  
>SvDgeg_7f  
  return ( int & )i; R N@^j  
  return ( int & )j; 9C_*3?6  
最后执行i = j; rO0ZtC{K  
可见,参数被正确的选择了。 |/VL35b  
 *p=fi  
H+a~o=/cR  
R|iEvt  
);nz4/V  
八. 中期总结 4E2yH6l  
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\ vC?(n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {>@QJlE0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y %K~w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e^ QVn\<c  
EYkj@ .,  
S?L#N  
+0J@y1  
B/mYoK  
id^|\hDR  
九. 简化 QC{u|  
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。 |zq4*  5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]ni6p&b>  
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: 7{pIPmJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (YwalfG {C  
  +-*/&|^等 (s s3A9tG  
2. 返回引用。 #--olEj!  
  =,各种复合赋值等 >GXXjAIu/  
3. 返回固定类型。 aG(hs J)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CbOCk:,g5  
4. 原样返回。 >7'+ye6z  
  operator, BX[~% iE  
5. 返回解引用的类型。 ;3;2h+U*  
  operator*(单目) t0Zk-/s  
6. 返回地址。 ! Z;T-3^.  
  operator&(单目) zBY~lNB  
7. 下表访问返回类型。 q$gz_nVq,b  
  operator[] q8>t!rh<R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fW(/Loh  
  operator<<和operator>> "_< 9PM1t  
bb;(gK;F  
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。 i%;"[M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nBz`q+V  
rkDi+D6`q  
template < typename Left > T#EFXHPr  
struct value_return (}smW_ `5  
  { V}" g~=  
template < typename T > |sIr?RL{C  
  struct result_1 Nxk(mec"  
  { gKo%(6{n~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O9s?h3  
} ;  $dQIs:  
B=n[)"5fBO  
template < typename T1, typename T2 > >&U @f  
  struct result_2 oC*=JJe,  
  { < Ek/8x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8 #}D : (  
} ; Eectxyr?;N  
} ; FhkkW W L  
'yY>as  
(R*j|HAw`X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^/@jwZ  
$,fy$ Qk,S  
下面我们来剥离functor中的operator() v2)g 1sXd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i"r!w|j  
S6xgiem  
return l(t) op r(t) hyg8wI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W),l  
return op l(t) lv%9MW0 z  
return op l(t1, t2) (JUZCP/\  
return l(t) op 0w=R_C)s  
return l(t1, t2) op IH9.F  
return l(t)[r(t)] 2% B'3>a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o}$1Ay*q`  
 ?K_ '@  
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: !w39FfU{  
单目: return f(l(t), r(t)); (R!hjw~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BU|#e5  
双目: return f(l(t)); aEt/NwgiQ  
return f(l(t1, t2)); L| hx arJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 LR(-<"  
. pzC5Ah  
struct meta_divide T>`74B:  
  { Wb}c=hZv  
template < typename T1, typename T2 > 3qL>-%):*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TZR)C P5  
  { (kv?33  
  return t1 / t2; f+_h !j  
} Dd/wUP  
} ; S! v(+|  
G<|8?6bq#  
这个工作可以让宏来做: cy yVg!+  
)3Z ^h<"j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9h4({EE2t  
template < typename T1, typename T2 > \ `-h8vj5uG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *z*uEcitW  
以后可以直接用 wMqX)}>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f y:,_#  
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 Eow_&#WW;P  
(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。。。) ,EGQ@:3/  
#|&Sc_#4)  
eq(am%3~  
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 *t[. =_v  
J &pO%Q=b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ia\eLzj  
class unary_op : public Rettype z|EEVNFd&  
  { ?=m?jNa;nC  
    Left l; aT>'.*\]  
public : pn.wud}R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V=:'SL*3|  
'Vyt4^$%  
template < typename T > Tq]Sn]CSP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [<DZ*|+  
      { &l3iV88  
      return FuncType::execute(l(t)); h4q|lA6!k8  
    } d ,4]VE  
Ecd;<$tk  
    template < typename T1, typename T2 > 0 stc9_O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |B?27PD  
      { {}3${  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dZi"$ g  
    } ma"3qGy  
} ; emCM\|NQg&  
UK<Nj<-'t  
N5a*7EJv+  
同样还可以申明一个binary_op sBr_a5QQ#  
 ,%uo6%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "?V0$-DR  
class binary_op : public Rettype RhncBKm*M  
  { 8C*c{(4  
    Left l; z^'gx@YD*v  
Right r; 0u;4%}pD  
public :  Vh_P/C+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Zlw^'q$:L  
B}lvr-c#  
template < typename T > 5`~PR :dN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IZpP[hov  
      { 0cj>mj1M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OX\A|$GS  
    } 59h)-^!  
C{U?0!^  
    template < typename T1, typename T2 > .yz}ROmN^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vSEuk}pk  
      { E7rDa1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <0Xf9a8>  
    } _h{C_;a[_  
} ; Zy`m!]G]80  
A1O' |7X  
>T^;MS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t'n pG}`tE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A^USBv+9`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hgPa6Kd  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5IE#\FITO|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IxY|>5z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IG2r#N|C#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Te"ioU?.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) h9}+l  
下面是修改过的unary_op ! >FYK}c7  
>qnko9V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M:Pc,  
class unary_op ag [ZW  
  { t}r ' k/[  
Left l; ^aItoJq  
  V?6a 8lJ  
public : ,Vc6Gwm  
]L5@,E4.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L/$H"YOv  
Ag-(5:  
template < typename T > XO.jl"xu  
  struct result_1 *#,7d"6W5  
  { J!dm-L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UXJ eAE-  
} ; Yl Zso2  
kMIcK4.MH  
template < typename T1, typename T2 > f\|w '  
  struct result_2 |3(' N#|  
  { )1?y 8_B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0yk]o5a++  
} ; 0"jY.*_EW  
;AG8C#_  
template < typename T1, typename T2 > u|\1h LXX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %z=le7  
  { zVViLUwG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {&&z-^  
} )8a~L8oN  
IPS4C[v  
template < typename T > C7]f*TSC4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~n moz/L  
  { R)c?`:iUB  
  return OpClass::execute(lt(t)); M H|Og84  
} )HEa<P^kJl  
#]\Uk,mhZB  
} ; ) ;EBz  
&h}#HS>l  
_P!m%34|  
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 p?02C# p  
好啦,现在才真正完美了。 wo3d#=   
现在在picker里面就可以这么添加了: &sl0W-;0  
p/ ,=OaVU  
template < typename Right > lt/1f{v[:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !Lu2  
  { 0 j^Kgx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Lc}LGq!  
} ko!)s  
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。 W~)}xy  
v_yw@  
@="Pn5<]C  
 \__i  
1 s\Wtw:  
十. bind )7hqJa-V  
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。 ."g`3tVK  
先来分析一下一段例子 .7J#_* N V  
G0Iw-vf  
7 W5@TWM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [z:!j$K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x5pdS:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'B |JAi?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u*eV@KK!  
我们来写个简单的。 7^avpf)>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hDDn,uzpd  
对于函数对象类的版本: fuW\bo3  
6bg ;q(*7  
template < typename Func > 7g^]:3f!   
struct functor_trait &$+AXzn  
  { Xg6Jh``  
typedef typename Func::result_type result_type; Ov@gh kr  
} ; {p2!|A&a  
对于无参数函数的版本: RH W]Z Pr<  
J0WxR&%a)  
template < typename Ret > kdiM5l70  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ic:zsuEm  
  { M/f<A$xx_  
typedef Ret result_type; [jQp~&nY  
} ; yX>K/68  
对于单参数函数的版本: WCZjXDiwJ  
LBeF&sb6  
template < typename Ret, typename V1 > w{8xpAqm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M)Z7k/=<P  
  { fUWG*o9  
typedef Ret result_type; !/b>sN}  
} ; ~7w"nIs<c  
对于双参数函数的版本: XT%nbh&y  
-m zIT4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l'rja.\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^oz3F]4,g  
  { 2QcOR4_V  
typedef Ret result_type; #P9~}JB3,  
} ; t.y2ff<[U  
等等。。。 tKuwpT1Qc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Tk[ $5u*,  
KZY}%il!`  
template < typename Func > O`kl\K*R7  
struct func_return ]jQutlg|  
  { m])y.T  
template < typename T > n38p!oS  
  struct result_1 wU36sCo  
  { BwEN~2u6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,8uqdk-D  
} ; 6Pnjmw.HV  
2,oKVm+  
template < typename T1, typename T2 > K7B/s9/xs  
  struct result_2 ,-LwtePJ0  
  { Rok7n1gW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B]wk+8SMY.  
} ; jOunWv|  
} ; nHAS(  
i# /Jr=  
=o(5_S.u;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IMFDM."s  
I*{ nP)^9  
template < typename Func, typename aPicker > rU:`*b<  
class binder_1 Vb;*m5,?:  
  { b5I I/Y  
Func fn; $9#H04.x  
aPicker pk; V7Lxfoa4  
public : [PM 2\#K  
jD]~ AwRJ  
template < typename T > .V/Rfq  
  struct result_1 =[{i{x|Qz  
  { 1CD+B=pQG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4r#= *  
} ; -HbC!w v  
L.2^`mZs  
template < typename T1, typename T2 > _ QI\  
  struct result_2 l`{\"#4  
  { ]=I@1B;_m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qvsd5PeCO  
} ; P>C~ i:4n  
Jb@V}Ul$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @Zu5VpJ  
jl$ece5v  
template < typename T > K~{$oD7!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bKY7/w<dP  
  { [Cz-i  
  return fn(pk(t)); W=><)miQ@  
} oy=js -  
template < typename T1, typename T2 > kk@fL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vn!3l1\+J  
  { R6.hA_ih  
  return fn(pk(t1, t2)); $?Hu#Kn,(  
} 6+|do+0Icg  
} ; m)t;9J5  
L-WT]&n_  
Fn;SF4KOm  
一目了然不是么? Uw. `7b>B  
最后实现bind ]d0BN`*U.  
Lv;^My  
36Zf^cFJ  
template < typename Func, typename aPicker > E)5\i-n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (AaoCa[  
  { x.!V^HQSN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]?kZni8j_  
} {j?FNOJn  
pYZmz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |O\s|H  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Cazocq5  
x_N'TjS^{  
十一. phoenix &tLgG4pd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6$Xzpg(o  
nLZTK&7}  
for_each(v.begin(), v.end(), f;o5=)Y  
( "Y =;.:qe  
do_ NdA[C|_8}f  
[ BQE|8g'&T  
  cout << _1 <<   " , " NqazpB*  
] #Yj1w  
.while_( -- _1), '6iEMg&3  
cout << var( " \n " ) jjB~G^n  
) vAF "n  
); K( c\wr\6  
Fx_z6a  
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: <s31W3<v  
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 VX0 %a@ur  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `_Zg3_K.dS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .LnGL]/  
8?#/o c  
ok"k*?Ov  
template < typename Cond, typename Actor > b5dD/-Vj  
class do_while W dK #ZOR  
  { f M :]&  
Cond cd; B?gOHG*vd>  
Actor act; 6RU~"C  
public : ~|D Ut   
template < typename T > YlJ@XpKM  
  struct result_1 CAig ]=2'  
  { "rALt~AX  
  typedef int result_type; ^qvZXb  
} ; Fbr;{T .  
>W=,j)MA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  L^/5ux  
hE'-is@7  
template < typename T > 3)t.p>VgO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v|_K/|  
  { c)6m$5]  
  do .ljnDL/  
    { RtkEGxw*^  
  act(t); zJKv'>?  
  } P[G)sA_"  
  while (cd(t)); l?v86k  
  return   0 ; #X+JHl  
} 5 Aw"B  
} ; [t m_Mg  
XFVE>/H  
{Y(zd[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z\bmW%av  
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。 1SQ3-WU s  
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。 D%[mWc@1I  
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。 1 fp?  
下面就是产生这个functor的类: )J o: pkM  
Co9^OF-k  
]#i igPZ7  
template < typename Actor > |"q5sym8Y_  
class do_while_actor rm'SOJVA  
  { f=+mIZ  
Actor act; &~cBNw|  
public : Y1 w9y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zF`0J  
F>Ah0U0  
template < typename Cond > etQCzYIhn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '?{OZXg  
} ; dM.f]-g  
GhAlx/K  
B&M%I:i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZuzEg*lb  
最后,是那个do_ /aCc17>2V{  
YR\faVk  
olB.*#gA  
class do_while_invoker LtO!umM  
  { tn\yI!a  
public : G`D`Af/B  
template < typename Actor > |u% )gk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5:[0z5Hww  
  { 88O8wJN  
  return do_while_actor < Actor > (act); dw>C@c#"  
} KJUH(]>F  
} do_; C\3rJy(VJ  
)2KF}{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H\"sgoJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XAKs0*J>  
最后来说说怎么处理break和continue ;vR4XHl|  
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。 #6aW9GO  
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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