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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N; hq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uI%[1`2N-  
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, C/w;g3  
~Ch`A@=5  
JxWHrsh[  
bH.">IV  
  class filler I2Us!W>6-  
  { [_~U<   
public : DUtpd|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #}gc6T~0  
} ; `BvcI n4do  
n}+ DO6J  
p\HXE4d'  
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: v{jl)?`~w  
?L $KlF Y  
&O[o;(}mFI  
`#UTOYx4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C&SYmYj^c  
HR}c9wy,q\  
WV6vM()#!C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0<)8 ?ow  
+X&B'  
[ wROIvV  
$M8'm1R9  
二. 战前分析 F0yh7MItV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J2R<'(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ug"B/UUFd  
[DE8s[i-  
+:t1PV;l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H Ow][}M_w  
  /* --------------------------------------------- */ [Cs2H8=#  
vector < int *> vp( 10 ); }FK6o 6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &@Q3CCDS  
/* --------------------------------------------- */ f+1]#"9i|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Nhf!;>  
/* --------------------------------------------- */ UO&S6M]v7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^\CQWgY(  
  /* --------------------------------------------- */ n-\B z.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |fA[s7)  
/* --------------------------------------------- */ e^FS/=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sv[)?1S  
Oo0$n]*;W  
AV'>  
q4Z \y  
看了之后,我们可以思考一些问题: J3'"-,Hv  
1._1, _2是什么? Soa.thP  
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。 Wm A:"!~M  
2._1 = 1是在做什么? x88$#N>Q5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5p>a]gp  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 z(]*'0)P  
k`&mHSk-  
(;n|>l?*  
三. 动工 o0/03O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z XvWo6  
z[';HJ0O;  
ZNUV Bi  
o+nU{  
template < typename T > s9Xeh"  
class assignment &3JbAJ|;X  
  { wF%XM_M  
T value; ;?y?s'>t&  
public : REt()$ 7~  
assignment( const T & v) : value(v) {} `KL`^UqR  
template < typename T2 > T#( s2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S)~h|&A(  
} ; D( _a Xy  
Gzs x0%`)  
'`RCN k5l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v-l):TL+=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a"v D+r7Ol  
;6]+/e7O  
!~ZL  
=tP|sYR]^  
  class holder Ri,UHI4 W  
  { CEUR-LK0  
public : \Lc pl-;?  
template < typename T > 5~sJ$5<,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'UB<;6wy  
  { mr/^lnO  
  return assignment < T > (t); 1xx-}AIH#  
} jeW0;Cz J~  
} ; o~}q@]]  
*R&g'y^d  
K.cNx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <1@_MY o  
F;z FKvn  
  static holder _1; ?>,aq>2O$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fb#Ob0H  
+Q'/c0o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~MXPiZG?  
而不用手动写一个函数对象。 ,mRN;|N  
qH-dT,`"{  
weu'<C   
bT>^% H3  
四. 问题分析 l"MEX/   
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。 *</;:?  
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。 b\^.5SEw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }&!rIU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -_2= NA?t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RuHJk\T+  
BBp Hp  
五. 问题1:一致性 dJ|]W|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?| wRuJein#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vI+PL(T@  
zX5p'8-  
struct holder d8x$NW-s  
  { sQ`8L+oY  
  // O<+C$J|  
  template < typename T > c XY!b=9  
T &   operator ()( const T & r) const eLt6Hg)s`9  
  { hsl Js^  
  return (T & )r; bFTWuM  
} N7jAPI@a\i  
} ; SKYS6b  
GWhb@K  
这样的话assignment也必须相应改动: B4{A(-Tc  
bg$e80  
template < typename Left, typename Right > ^&,{  
class assignment 8RocObY_W  
  { ? G3OAx?<  
Left l; ;hKn$' '  
Right r; Z1>pOJm  
public : PvA%c<z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i %z}8GIt'  
template < typename T2 > lh5k@\X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2S/^"IM["  
} ; 8Mp  
CUYp(GU  
同时,holder的operator=也需要改动: zZDr=6|r_  
B[Tw0rQ  
template < typename T > 0.Iw/e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gud!(5'  
  { i=SX_#b^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -nU_eDy  
} E(S}c*05O  
,2]6cP(6qQ  
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。 HL_MuyE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O'p7^"M  
0 ">#h  
return l(rhs) = r; N/y.=]  
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。 5v?6J#]2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |_ ;-~bmb  
n,fUoS  
template < typename Tp > RJg# A`  
class constant_t 1W-!f%  
  { 5:AAqMa  
  const Tp t; air{1="<-  
public : +]AE}UXZoh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cW3;5  
template < typename T > tw.%'oJ7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'r'uR5jR  
  { .!Z.1:YR  
  return t; zg^5cHP\  
} >w V$az  
} ; v|`)~"~  
[OM Kk#vW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]P 2M  
下面就可以修改holder的operator=了 yhTe*I=Gk  
uT=sDWD :  
template < typename T > sSvQatwS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TeG'cKz  
  { v_Jp 9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8T1`TGSFC  
} ` a@NYi6  
w%L0mH2]ng  
同时也要修改assignment的operator()  m>a6,#I  
5#iv[c  
template < typename T2 > MEo+S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M>'-P  
现在代码看起来就很一致了。 } #$Y^ +UN  
n2T vPt\  
六. 问题2:链式操作 8_ju.h[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8rw;Yo<k  
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。  Kp!P/Q{  
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。 E]+W^ VG  
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。 Ot(EDa9}IJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zf^!Zqn[8z  
:yw0-]/DD  
template < typename T > G*n5`N@>7  
struct result_1 u(d>R5}'  
  { cU*7E39  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *BSL=8G{  
} ; in%+)`'nH7  
@P)GDB7A  
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: rj,Sk~0Q  
D3MuP p-v  
template < typename T > Amz7j8zJ  
struct   ref kkqrl JO|  
  { .*v8*8OJ&  
typedef T & reference; a-O9[?G/x  
} ; Q%@l`V)Rs  
template < typename T > /(vT49(]  
struct   ref < T &> x!Wl&  
  { ncu> @K$n  
typedef T & reference; :vc[ iZ  
} ; 2< ^B]N  
2 0hE)!A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _{-GR-  
Q:tW LVE#0  
template < typename T > =<FFFoF*C_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ah~7T~  
  { ~Fisno  
  return l(t) = r(t); .-nA#/2-  
} 3``$yWWg  
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。 Kf(% aDYq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )M}bc1 _  
BEu9gu  
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 2\m+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g pO@xk$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '9i:b]Hru  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 377$c;4 F  
最后的布局是: fFiFc^  
                Add #{<Jm?sU  
              /   \ 2,dG Rf  
            Divide   5 .XS rLb?  
            /   \ R1?g6. Mq  
          _1     3 jtl7t59R  
似乎一切都解决了?不。 /k7`TUK  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o#E z_D[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 -rU *)0PR  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?^k-)V  
a*=\-;HaZ  
template < typename Right > ~D 5'O^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _RhCVoeB  
Right & rt) const b) .@ xS  
  { q}(UC1|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d(R3![:  
} K2)),_,@5+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XPb7gd"% W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 u:fiil$  
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。 C9({7[k^%  
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。 hX~IZ((Hi8  
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。 !t[X/iu  
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? 1\_4# @')  
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: !MQo= k  
c1e7h l  
template < class Action > U =T[-(:H  
class picker : public Action W0l|E&fj[  
  { t5[{ihv~:  
public : hm?-QVRPV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >.~^(  
  // all the operator overloaded Ujb|| (W  
} ; jG8 ihi  
5 LXK#+Z  
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。 R '"J{oR  
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: |jc87(x <  
AVHn7olG  
template < typename Right > 9%iqequ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a\^DthZ!;|  
  { !d%OoRSU'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GT2;o  
} /zPN9 db  
C %y AMQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Of Y>~d  
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。 N',]WZ}  
Gz$DsaG  
template < typename T >   struct picker_maker eH79,!=2  
  { T3!l{vG \O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "l2_7ZXsPT  
} ; x@(91f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @ttcFX1:W  
  { 5-aCNAF2  
typedef picker < T > result; Q!|. ,?V  
} ; rOH8W  
I)9;4lix  
下面总的结构就有了: kLADd"C  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j {S\X'?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 KZ;U6TBiB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aFd ,   
至此链式操作完美实现。 T? _$  
2"JIlS;J}7  
lvcX}{>\  
七. 问题3 Y#NlbKkzu  
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。 WWH T;ST  
prhFA3 rW.  
template < typename T1, typename T2 > 8_mdh+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w/>k  
  { %e:VeP~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^]AjcctGr  
} {.;MsE  
R&=Y7MfZ  
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: 44($a9oa2  
N2xgyKy~  
template < typename T1, typename T2 > 7@|(z:uw  
struct result_2 ATH0n>)  
  { cfa#a!Y4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W!V06.  
} ; 9:4P7  
h}rrsVj3  
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? @N"h,(^  
这个差事就留给了holder自己。 [m!$01=  
    Wvm f[!V;  
2u/(Q>#  
template < int Order > ]={:VsnL  
class holder; 4?1Ac7bE  
template <> -9vAY+s.  
class holder < 1 > +2MsyA?6_  
  { 9e1gjC\c  
public : NNb17=q_v  
template < typename T > FHqa|4Ie  
  struct result_1 '+Ts IJh  
  { C&K%Q3V  
  typedef T & result; rh/3N8[6  
} ; XNd:x {  
template < typename T1, typename T2 > ayHI(4!$j  
  struct result_2 |]Pigi7y-  
  { 1m|1eAGS{  
  typedef T1 & result; PBR+NHrZ  
} ; "EQ}xj  
template < typename T > h$4V5V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z35n3q  
  { y @h^  
  return (T & )r; k;l^wM  
} &3S;5{7_e  
template < typename T1, typename T2 > Y=/HsG\W]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !\RR UH*  
  { rXo,\zI;u^  
  return (T1 & )r1; ?r2Im5N  
} 5"]PwC  
} ; W>/O9?D  
yV=hi?f-[V  
template <> !V7VM_}@Y  
class holder < 2 > ^7~=+0cF]  
  { mJ !}!~:  
public : A\.k['!  
template < typename T > <@ (HQuL#  
  struct result_1 JwxI8Pi*y  
  { %t:1)]2  
  typedef T & result; (;V]3CtU*  
} ; _QkU,[E  
template < typename T1, typename T2 > X}h{xl   
  struct result_2 [&3G `8hY  
  { f+1)Ju~  
  typedef T2 & result; DM~Q+C=Yr  
} ; nNq|v=L  
template < typename T > ?)5}v4b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6(<AuhFu  
  { C  `k^So)  
  return (T & )r; =+A8s$Pb  
} @_h/%>0  
template < typename T1, typename T2 > nYTI\f/8v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]%"Z[R   
  { U_Emp[  
  return (T2 & )r2; RR*z3i`PP  
} &.K=,+0_R/  
} ; /,c9&i t(M  
m9.QGX\]  
(y=P-nm  
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> >。 (*^_ wq-;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |P>> ^,iUn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2px l!  
?v8B;="#w  
return l(i, j) = r(i, j); VL7zU->  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OfbM]:}<3  
u L/*,[}'  
  return ( int & )i; j;J4]]R;o  
  return ( int & )j; 2Q-kD?PO,  
最后执行i = j; `+k&]z$m  
可见,参数被正确的选择了。 \CX`PZ><  
adHHnH`,  
6(<M.U_ft  
b?h"a<7  
r6*0H/*  
八. 中期总结 i,$*+2Z  
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: d+ql@e]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u`R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xa5I{<<U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D.)R8X  
,hYUxh45  
D9 ,~Fc  
d=Q0 /sI&  
[;h@ q}  
- "h {B  
九. 简化 q}1AV7$Ai  
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。 i *nNu-g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !NZFo 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: hXmW,+1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rnEWTk7&  
  +-*/&|^等 L+9a4/q  
2. 返回引用。 U3 ED3) D  
  =,各种复合赋值等 UXR$7<D+  
3. 返回固定类型。 $l0^2o=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) haqL DVrf  
4. 原样返回。 cuW$%$ F  
  operator, &AoXv`l4  
5. 返回解引用的类型。 . m@Sk`s  
  operator*(单目) !sK{:6s  
6. 返回地址。 5lVDYmh  
  operator&(单目) A ElNf:  
7. 下表访问返回类型。 .y#@~H($  
  operator[] p@YU7_sF^!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ppmDmi~X  
  operator<<和operator>> QVQe9{ "0  
Ym2![FC1  
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。 3' mQ=tKa  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1g^N7YF  
87r#;ND  
template < typename Left > nhiCV>@y  
struct value_return  G\ru%  
  { X3<<f`X  
template < typename T > Ycn*aR2  
  struct result_1 n;/yo~RR  
  { )Uo)3FAn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jd7+~isu~  
} ; #92MI#|n9  
u4rGe!  
template < typename T1, typename T2 > D}&U3?g=  
  struct result_2 tb"UGa  
  { v`*!Bhc-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "b|qyT* Sl  
} ; tg7%@SI5^-  
} ; HT[<~c  
:>\i  
m';:):  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I[c/) N  
T%VC$u4F  
下面我们来剥离functor中的operator() C8e{9CF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C Rw.UC\  
6zaO$  
return l(t) op r(t) ZdY:I;)s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0\k2F,:%4  
return op l(t) "!+q0l1]@  
return op l(t1, t2) 7??+8T#n*  
return l(t) op ,_F1g<^@u  
return l(t1, t2) op ri.;&  
return l(t)[r(t)] Oz-X}eM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jLM1 ~`&  
4pduzO'I  
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: a>ZV'~zTf  
单目: return f(l(t), r(t)); !c[?$#W4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nulVQOj|  
双目: return f(l(t)); '[I?G6  
return f(l(t1, t2)); hDSt6O4za  
下面就是f的实现,以operator/为例 l> W?XH  
g;UB+Y 247  
struct meta_divide %8DU}}Rj  
  { `!K(P- yB?  
template < typename T1, typename T2 > Xt_8=Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9NBFG~)|l[  
  { t ux/@}I  
  return t1 / t2; )4toBDg"  
} OT+=H)/  
} ; a{GPAzO+  
+ZQf$@+  
这个工作可以让宏来做: bLhTgss](  
;wa- \Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b>er'U  
template < typename T1, typename T2 > \ U_K"JOZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nxS|]  
以后可以直接用 h-].?X,]Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wzwEYZN(q  
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 W_Z%CBjcT  
(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。。。) sC(IeGbX  
$^?Mip  
Y[R veF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zn@<>o8hU  
X3-pj<JLY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b8r?Dd"T8  
class unary_op : public Rettype '=Nb`n3%  
  { mCb(B48]%X  
    Left l; o:W>7~$jr=  
public : Ej~vp2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c>6dlWTqX  
KLBU8%  
template < typename T > nD@/,kw"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3"NO"+Q  
      { ZX'q-JUv f  
      return FuncType::execute(l(t)); |-a5|3  
    } u!hY bCB  
gFizw:l  
    template < typename T1, typename T2 > GL-v</2'U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MHeUh[%(  
      { Qz=F nR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U*!q@g_  
    } ^ a^bsKW  
} ; |r>+\" X  
7 XE&[o  
NvW`x   
同样还可以申明一个binary_op (~q.YJ'  
r'/&{?Je/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AJ}QS?p8s  
class binary_op : public Rettype B52n'.  
  { O]3$$uI=QE  
    Left l; EmNJ_xY  
Right r; Y3=5J\d!a  
public : n("Xa#mY[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lR5[UKr  
,h,OUo]LIY  
template < typename T > iO 9.SF0:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6?$yBu9l  
      { }Z#KPI8\Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T$rhz)_q  
    } xvw @'|  
q!iTDg*$  
    template < typename T1, typename T2 > >cU#($X$^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nWb*u  
      { @6h ,#8#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nsn  
    } gR1vUad7  
} ; ,.DTJ7H+  
 >M~1{  
)Q= EmZbJz  
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 diHK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |y1O M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !ij R  
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。 0Xo>f"2<f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mh#NmW>n  
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。。。 6Cw+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /5:2g# S4  
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) epN> ;e z  
下面是修改过的unary_op C2}n &{T  
V6Z~#=EQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $~7uDq  
class unary_op ^/]w}C#:d  
  { M^IEu }  
Left l; ?#s9@R1  
  -&q@|h'  
public : & pHSX  
qlSI|@CO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =jv3O.zq  
rebnV&-  
template < typename T > e~oh%l^C72  
  struct result_1 <<'%2q5  
  { BOt1J_;(rO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `vjn,2S}  
} ; ) XCG4-1  
]#k=VKdV  
template < typename T1, typename T2 > TrCut 2  
  struct result_2 1Hl-|n  
  { T*o!#E.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )7]la/0  
} ; x{DTVa 6y2  
K@%o$S?>z_  
template < typename T1, typename T2 > 0JT"Pv_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D/[;Y<X#V  
  { n?Zt\Kto  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w#6)XR|+,.  
} HuT4OGBFpC  
5 w-Pq&q  
template < typename T > $8>kk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hgg 8r#4q  
  { OQ(w]G0LP  
  return OpClass::execute(lt(t)); B]2m(0Y>>v  
} H 48YX(HI  
5Ve`j,`=<  
} ; hGU  m7  
*kY JwO^  
1;v,rs M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L|hELWru  
好啦,现在才真正完美了。 '4KN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'p FK+j  
c,CcKy;+  
template < typename Right > <)$&V*\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jOUM+QO  
  { F(O"S@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WOg pDs  
} 2dsXG$-W2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =jEVHIYt  
^[x6p}$  
KvjsibI/Y  
S>Z07d6&  
 g^l~AR  
十. bind k"3@ G?JY  
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。 ;!S i_b2  
先来分析一下一段例子 @.&KRAZ  
jn +*G<NJ  
t|urvoz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vpq"mpfkh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _-|/$ jZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GIb,y,PDB  
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。 ARUzEo gcf  
我们来写个简单的。 e0<Wed  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;fW`#aE  
对于函数对象类的版本: BOfl hoUX  
M!YGv   
template < typename Func > 15z(hzU?#  
struct functor_trait buldA5*!o  
  { Wr3z%1  
typedef typename Func::result_type result_type; P b-4$n2c  
} ; =;"eZ  
对于无参数函数的版本: W7W(jMH  
D\^mh{q(  
template < typename Ret > 0"}=A,o(w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4|&_i)S-Y  
  { HvR5-?qQ  
typedef Ret result_type; XuoyB{U  
} ; (gRTSd T ?  
对于单参数函数的版本: mEmgr(W  
Cxd^i  
template < typename Ret, typename V1 > ,|g&v/WlC%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )[ QT ?;  
  { q eDXG  
typedef Ret result_type; 5O(U1 *  
} ; "!Qi$ ]  
对于双参数函数的版本: b@S~ =  
7{tU'`P>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C);3GPp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XRmE  
  { \_(|$Dhq  
typedef Ret result_type; nx(jYXVT  
} ; 0.S7uH%"  
等等。。。 C#V_Gb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }uwZS=pw  
3*T/ 7\  
template < typename Func > U2)?[C1q{  
struct func_return g"~`\ xhx  
  { EQe$~}[  
template < typename T > Sd F+b+P]  
  struct result_1 J%]5C}v \  
  { 1#3eY? Nb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K]1| #`n  
} ; wV\7  
4p7j "d5  
template < typename T1, typename T2 > AC\y|X8-  
  struct result_2 o5['5?i}/  
  { ;eJ|) *  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &_q8F,I \<  
} ; (}5};v  
} ; K5RgWP  
]s0GAp"  
194n   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~W-l|-eogz  
f %3MDI  
template < typename Func, typename aPicker > /2''EF';  
class binder_1 SKF0p))BJ  
  { 'C=(?H)M  
Func fn; L=<$^m  
aPicker pk; U'^ G-@  
public : ]XcWGQv~  
a ]:xsJ~  
template < typename T > ?\I@w4  
  struct result_1 6"[J[7up  
  { 0nvT}[\H*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '0^lMQMg  
} ; ly69:TR7I  
/U,(u9bq  
template < typename T1, typename T2 > u aYI3w@^  
  struct result_2 F >H\F@Wl  
  { Wv%F^(R7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DQ}&J  
} ; V["'eJA,,  
n!sOKw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qC=9m[MI  
37biRXqLH  
template < typename T > Adet5m.|[8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *ZV3]ig2$  
  { vTo+jQs^  
  return fn(pk(t)); vT MCZ+^g  
} OLWn0  
template < typename T1, typename T2 > S(Z\h_m(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WL|71?@C  
  { mN l[D  
  return fn(pk(t1, t2)); PZvc4  
} AHMvh 7O?  
} ; KYyoN  
Q@|"xKa  
>sdF:(JV&  
一目了然不是么? #S] O|$&*  
最后实现bind *%\Xw*\0  
Xg l %2'  
mhM;`dl  
template < typename Func, typename aPicker > Y O|hwhe_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M?Fv'YE  
  { Lp3pJE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MR: H3  
} =jA.INin4  
>0u*E *Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I FvigDj?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N?8nlrDQ  
bl^pMt1fv  
十一. phoenix z8r?C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @My RcC  
&xvNR=K[`  
for_each(v.begin(), v.end(), E:O/=cT  
( V)4?y9xZv  
do_ \ KsKb0sM  
[ e A3 NyL  
  cout << _1 <<   " , " l: kW|  
] GY5JPl  
.while_( -- _1), xOr"3;^  
cout << var( " \n " ) O>I%O^  
) =(~*8hJ  
); a^^OI|?  
{u0sbb(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <WbO&;%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor PN= 5ICT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !]9qQ7+R%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yRD tPK"E-  
O'(D:D?  
s'd\"WaQV  
template < typename Cond, typename Actor > 6;@:/kl t  
class do_while _RS CyV  
  { f =A#:d  
Cond cd; \ [M4[Qlq  
Actor act; ,,1y0s0`  
public : !b+!] 2~g}  
template < typename T > P(o>UDy  
  struct result_1 t8;nP[`  
  { rWqr-"0S.  
  typedef int result_type; hD7vjg& Z  
} ; !HtW~8|:  
"Er8RUJA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "HwlN_PA  
 ;5  
template < typename T > :T>OJ"p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iA`.y9'2  
  { arS@l<79  
  do 5E 9R+N  
    { X)= m4\R  
  act(t); pc QkJ F  
  } EY.m,@{  
  while (cd(t)); **oDQwW]*  
  return   0 ; =s*4y$%I  
} Q \S Sv;3_  
} ; 56u_viZ=8  
|9BX  ~`{  
c>T)Rc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (]VY==t~  
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。 7VdxQ T  
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。 ] yWywa\  
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。 F7/%,vf  
下面就是产生这个functor的类: uJ fXe  
PBcb*7W  
*(XGNp[0  
template < typename Actor > bPkz=^-  
class do_while_actor  @k#xr  
  { kY9$ M8b  
Actor act; x8C *  
public : )nq(XM7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :22wq{  
U7e2NES  
template < typename Cond > 'Q=(1a11  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6\v4#  
} ; rJB/)4 mE  
2z AxGX  
;!7M<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。 Mhb~wDQl  
最后,是那个do_ k9NHdi7&2  
<xrya _R?  
??LE0i  
class do_while_invoker 9+8N-LZ  
  { b`Jsu!?{  
public : AM#s2.@  
template < typename Actor > :QHh;TIG=<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \.GA" _y  
  { 1=z\,~ b  
  return do_while_actor < Actor > (act); CL?=j| Ea  
} C*1 1?B[  
} do_; a] 6d hQ`  
>svx 8CT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !CY*SGO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W'Y(@  
最后来说说怎么处理break和continue !9.\A:G  
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。 "5Z5x%3I  
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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