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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g>zL{[e!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'v  X"l  
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, =LnAMl#9  
]]3D` F}  
[F EQ@  
$8r:&Iw  
  class filler gwNkjI= ,  
  { pj]<i.p  
public : +(%[fW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  64fG,b  
} ; Kjw\SQ)2~  
o w[qpP[  
p]4 sN  
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: sc60:IxgI  
#mYxO  
=YIQ _,{u  
HXI}f\6x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E:k?*l  
063;D+  
(Lnh> '2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cC.DBYV+-  
R 0}%   
1[^d8!U  
dZmq  
二. 战前分析 ^ BKr0~4A  
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。 sN2l[Ous  
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 mM.&c5U  
=w-H )  
aK'r=NU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;zDc0qpw  
  /* --------------------------------------------- */ to7)gOX(  
vector < int *> vp( 10 ); mGvP9E"&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4>*`26  
/* --------------------------------------------- */ Vk-_H)*r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W:\VFP f2  
/* --------------------------------------------- */ 7ow1=%Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +E4 _^  
  /* --------------------------------------------- */ 6! 'Xo:p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fZ$2bI=  
/* --------------------------------------------- */ n} {cs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _8 J (;7  
@HI5; z  
}R$%MU5::  
v<1;1m  
看了之后,我们可以思考一些问题: NO ^(D+9  
1._1, _2是什么? QUf_fe!,|  
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。 Gj3/&'k6  
2._1 = 1是在做什么? 'Iu(lpF&  
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。 *OiHrI9y  
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。 wn`budH?c8  
O5 SX"A  
whCv9)x  
三. 动工 v(`$%V.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M .,|cx  
2uIAnbW]M  
vaL-Mi(_  
z@~rm9d  
template < typename T > )f Rh^6  
class assignment 5S LF1u;  
  { {Hu0  
T value;  >pKI'  
public : Gj=il-Po  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ry C7  
template < typename T2 > 8@-US , |  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A7H=#L+C  
} ; zVu}7v()  
OK=t)6&b  
^-ZqS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o/R-1\Dn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;q Z2V  
K#jm6Xh?E  
I/g]9 y  
6F2}|c  
  class holder #LiC@>  
  { o=ex{g(3  
public : k:sh:G+=$d  
template < typename T > J3=jC5=J4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R)/w   
  { _EP}el  
  return assignment < T > (t); I$$!YMm.N  
} %:lQ ~yn  
} ; V6Y!0,w!a  
#u_-TWVt  
h(BN6ZrzKd  
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: 'PZJ{8=  
/1*\*<cs  
  static holder _1; _N6GV$Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~&kV  
o%:eYl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x)*[>d2yd  
而不用手动写一个函数对象。 rlD@O~P4  
^IpS 3y  
mYCGGwD  
\ C Yu;  
四. 问题分析 n):VuOjm  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ap/WgVw;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 fOfp.`n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FwyPmtBj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]l`DR4 =  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |c) #zSv  
ec|IT0;  
五. 问题1:一致性 %Xn)$Ti ~<  
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?| q6q= ,<T%S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7 UR)4dYA  
@:}z\qBM  
struct holder piU4%EO  
  { ;RXv%ML  
  // ]Sh&8 #  
  template < typename T > m9/a!|fBE  
T &   operator ()( const T & r) const a.P^+h  
  { H_9~gi  
  return (T & )r; tZJKB1#WbP  
} 1*Z}M%  
} ; .$Y[>9  
B6BOy~B0  
这样的话assignment也必须相应改动: QFMS]  
@_;6 L  
template < typename Left, typename Right > uaiG (O   
class assignment PqfH}d0l  
  { pcE.  
Left l; gbvBgOp  
Right r; t^q/'9Ai&J  
public : %BL+'&q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4WLB,<b}  
template < typename T2 > }G]]0Oi2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } # aC}\  
} ; yY}`G-)g~*  
1UOFTI2S|  
同时,holder的operator=也需要改动: sviGS&J9h  
9rhz#w  
template < typename T > bp }~{]:b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (q)W<GYP  
  { @ ~PL|Pp_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xMe[/7)4  
} 9vXrC_W9  
<3i!{"}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 , =#'?>Kq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ox58L>:0m  
EM"YjC)F  
return l(rhs) = r; @rE>D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a}6Wo=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E]bjI$j  
>scEdeM  
template < typename Tp > ]1X];x&e  
class constant_t V4|pZ]  
  { \5Hfe;ny-~  
  const Tp t; 'Ic$p>  
public : 'C(YUlT2?P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6b@:La  
template < typename T > !y6 D+<k*]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J:t1W=lJ3  
  { dD=dPi#  
  return t; q?`bu:yS  
} F*QGzbv)  
} ; zH.7!jeE  
0 j6/H?OT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "/K44(^  
下面就可以修改holder的operator=了 zT.qNtU%  
nM@S`"  
template < typename T > w9vqFtj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `Dj-(~x  
  { zI&oZH^vn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U\+o$mU^  
} 9mr99 tA  
Iu=iC.50}  
同时也要修改assignment的operator() *f1MgP*GKF  
tip\vS)  
template < typename T2 > n<?:!f`   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -FwOX~s/'  
现在代码看起来就很一致了。 t|1?mH9  
<`BUk< uf#  
六. 问题2:链式操作 KATt9ox@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TwY]c<t  
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。 4~D?F'o  
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。 QDs]{F#  
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。 ^[2A< g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k5(@n>p  
4\>Cnc{  
template < typename T > O",:0<  
struct result_1 3#W>  
  { 2-FL&DE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VGkwrS;+I  
} ; t=5 K#SX}  
K^EW*6vB8O  
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: Ao(Xz$cQfW  
YHl6M&*@  
template < typename T > IF<pT)  
struct   ref awGI|d  
  { 9%pq+?u9  
typedef T & reference; tQF,E&Jo8  
} ; &0~E+ 9b  
template < typename T > 8ex{N3  
struct   ref < T &> Hr:WE+'  
  { K%O%#Kk  
typedef T & reference; A?=g!(wB  
} ; *zJ}=%)f  
e+j7dmGa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >k5nU^|B1  
Ab/gY$l  
template < typename T > }/Pz1,/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]:d`=V\&N  
  { [?^,,.Dd  
  return l(t) = r(t); V0XQG}  
} h#a,<B|  
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。 Jc95Ki1X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hvkLcpE  
QOB>Tv E  
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 8i;EpAwB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HTA Jn_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e<#t]V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9 "7(Jq  
最后的布局是: l~.ae,|7  
                Add $C#G8Ck,  
              /   \ 8HDYA$L  
            Divide   5 ( $A0b  
            /   \ }KcvNK (  
          _1     3  \9N1:  
似乎一切都解决了?不。 Z_Qs^e$  
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。 FWNWOU  
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。 07`hQn)Gc  
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: Dyyf%'\M  
Wxx? iW ,  
template < typename Right > {26/SY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j#hFx+S  
Right & rt) const gMS-mkZ  
  { u_shC"X:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B&3oo   
} Iy% fg',%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L )p*D(  
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。 kZ~0fw-  
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。 xM"k qRZ  
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。 pUi|&F K">  
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。 2dg+R)%  
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? 'B>fRN  
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: LlKvi_z  
ji9 (!G  
template < class Action > 9%T~^V%T7  
class picker : public Action o`,|{K$H  
  { fyaiRn9/  
public : 6aRPm%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bis}zv^%v  
  // all the operator overloaded {xJq F4  
} ; z><u YO$  
M$iDaEu-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3D|Y4OM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: BWRAz*V  
:Yeo*v9  
template < typename Right > lV924mh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |, #DB  
  { 'Km ~3t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2^RWGCEv  
} ;r'y/ Y'?  
sF-{ (  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F<H[-k*t/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Av6=q=D  
4j+FDc`  
template < typename T >   struct picker_maker ])Rs.Y{Q5  
  { JWQd/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5yBaxw`  
} ; YD>5zV%!D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3h N?l :/b  
  { Zcst$Aro  
typedef picker < T > result; :buH\LB*P  
} ; 17kh6(X  
 KT'Ebb]  
下面总的结构就有了: gJ;jh7e@  
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。 PY.4J4nn|  
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。 CWKN0HB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^K[WFiN}  
至此链式操作完美实现。 k+qxx5{  
v_=xN^R  
k_ d)  
七. 问题3 f 0"N  
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。 9NzK1V0X  
;6+e!h'1  
template < typename T1, typename T2 > 6WI-ZEVp&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P}kBqMM  
  { "$P|!k45(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,zXP,(x  
} Yvmo%.oU  
Z!#n55 |  
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: zt,Tda4Y  
%*:X FB  
template < typename T1, typename T2 > Qk`ykTS!  
struct result_2 iB-h3/  
  { hv. 33l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $+'bRUo  
} ; cl\Gh  
@9$u!ny0  
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? ,EsPm'`?A/  
这个差事就留给了holder自己。 b{+7sl  
    R k'5L  
VT@,RlB0  
template < int Order > WxE^S ??|  
class holder; VKGH+j[  
template <> oY NIJXln  
class holder < 1 > KH=4A-e,0  
  { hKx*V"7/#\  
public : PeU>h2t  
template < typename T > %5[,U)X"  
  struct result_1 =@ SJyW  
  { 8)KA {gN}  
  typedef T & result; $RAS pM  
} ; $nf5bo/;  
template < typename T1, typename T2 > g#W/WKvM  
  struct result_2 8,VX%CS#q  
  { xJcM1>cT>  
  typedef T1 & result; yiT)m]E d  
} ; TK! D=M  
template < typename T > 5Yxs_t4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &PE/\_xD_  
  { NI<;Lm  
  return (T & )r; Nd;)V  
} lhk=yVG3  
template < typename T1, typename T2 > Ire+r "am  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xbTvv>'U  
  { Bm e_#  
  return (T1 & )r1; r:.ydr@  
} YZ0y_it)  
} ; \Ei(HmEU  
bY@ S[  
template <> ;~^9$Z@%Q  
class holder < 2 > BI|BfO%F$j  
  { ~ k(4eRq  
public : 3AQu\4+A  
template < typename T > a ](Jc)  
  struct result_1 !EwL"4pPw  
  { $T#yxx  
  typedef T & result;  UZ*Yt  
} ; *m>XtBw.  
template < typename T1, typename T2 > jIvSjlmI  
  struct result_2 O,D/& 0  
  { \c1NIuJR  
  typedef T2 & result; 178u4$# b  
} ; :6T 8\W  
template < typename T > AcoU.tpP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iHYvH   
  { i!nPiac  
  return (T & )r; Le?yzf  
} SWq5=h  
template < typename T1, typename T2 > s.uw,x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0b3z(x!O  
  { 7,v}Ap]Pa  
  return (T2 & )r2; e5z U`R  
} B* hW  
} ; #Rw9 Iy4  
^.Xom~  
PV(TDb: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> >。 q@+#CUa&n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $~G=Hcl9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _yH=w'8.  
+k?0C?/T;  
return l(i, j) = r(i, j); f7du1k3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8am/5o  
=rL^^MZp  
  return ( int & )i; ^#0k\f>_  
  return ( int & )j; h%=>iQ%enc  
最后执行i = j; lFZ}.  
可见,参数被正确的选择了。 6xC$R q  
j34L*?  
\v,m r|  
%=PGvu  
f 8AgTw,K8  
八. 中期总结 4k6,pt"  
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: =X24C'!Mpe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cs\/6gSCo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5h!ZoB)n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WF&?OHf2  
n7$2 1*,  
^{l^Z +b.  
q33Z.3R  
$Y3mO ~  
#ouE, <  
九. 简化 Pkq?tm$#  
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。 ,x]xtg?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wMx# dP4W8  
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: oBpoZ @[Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I `I+7~t  
  +-*/&|^等 $TK<~3`  
2. 返回引用。 ? 3'O  
  =,各种复合赋值等 W&'[Xj  
3. 返回固定类型。 Up*.z\|'y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <<iwJ U%:  
4. 原样返回。 x[m&ILr  
  operator, ch-.+p3  
5. 返回解引用的类型。 1 Vq)& N  
  operator*(单目) >I&'Rj&Mc  
6. 返回地址。 3{/Y&/\"'^  
  operator&(单目) 6 h%%?  
7. 下表访问返回类型。 \[CPI`yQe  
  operator[] C\RJ){dk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2 g`<*u*  
  operator<<和operator>> Kc,=J?Ob  
i p"LoCE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yr"BeTrS.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q[Xh{B  
_ !r]**  
template < typename Left > 65g"$:0  
struct value_return 7#G8qh<  
  { 8 mFy9{M  
template < typename T > <,\Op=$l3I  
  struct result_1 NW AT"  
  { L^b /+R#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R32A2Ml  
} ; KN\*|)  
#J_+ SL[  
template < typename T1, typename T2 > L2$`S'UW  
  struct result_2 BnwYyh  
  { Jp#Onl+d6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @ 5tW*:s  
} ; s/cclFji]  
} ; =IC cN|  
R/BW$4/E  
83[gV@LW0m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :@=;WB*0  
ijuIf9!  
下面我们来剥离functor中的operator() >anq1Kf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u.~`/O  
O S%  
return l(t) op r(t) {!]7=K)W9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R8(Bt73  
return op l(t) +"8-)'  
return op l(t1, t2) Dmq_jt  
return l(t) op "$6 .L^9W  
return l(t1, t2) op 552U~t  
return l(t)[r(t)] vk>EFm8l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =j&qat  
!8ch&cr)o+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *ke9/hO1i  
单目: return f(l(t), r(t)); >r8$vQGj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -]$=.0 l  
双目: return f(l(t)); 4n 9c  
return f(l(t1, t2)); qbZY[Q+F  
下面就是f的实现,以operator/为例 :3h'Hr  
]\ DIJ>JZ  
struct meta_divide M>m+VsJV  
  { fx#Krr @  
template < typename T1, typename T2 > R&P}\cf8T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "gQA|NHwV  
  { +`_Km5=  
  return t1 / t2; nbf w7u  
} 1:Dm, d;  
} ; 48p< ~#<W\  
8-clL\bm  
这个工作可以让宏来做: Uk0Fo(HY  
\]$TBN dJ4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $ytlj1.  
template < typename T1, typename T2 > \ c'Mi9,q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {EL J!o[  
以后可以直接用 |tua*zEsS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2z+-vT%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \7elqX`.yY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fk!P#  
h^aUVuL/  
'|~L9t  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 YVT\@+C'  
%!HBPLk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Y!_tZ>  
class unary_op : public Rettype 66jL2XU<  
  { HgfeSH  
    Left l; xmp^`^v*  
public : CgxGvM4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O\=c&n~`  
Vh o3I[C  
template < typename T > 3`3`iN!8\@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ckCb)r_  
      { oe,37xa4  
      return FuncType::execute(l(t)); [:xpz,  
    } XkE'k;AEx  
tIJ?caX5=  
    template < typename T1, typename T2 > 2 ,bLEhu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o%1dbbh  
      { tLc 9-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DuzJQ Sv  
    } Uc>$w?oA  
} ; ~Q36lR  
C;BC@OE  
T 7EkRcb  
同样还可以申明一个binary_op !y 7SCz g  
d|Q_Z@;JF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 530Z>q  
class binary_op : public Rettype H}}g\|r&  
  { %"{jNC?  
    Left l; n k@e#  
Right r; sn=_-uoU  
public : IN#Z(FMVC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8O='Q-& 8  
%g+*.8;"b  
template < typename T >  jcVK4jW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Ka,u20  
      { yL.Z{wd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W:V:Ej7 h  
    } uFH ]w] X  
r)Dln5F  
    template < typename T1, typename T2 > ImZ!8#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NL7CeHs5  
      { _Vl22'wl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AQR/nWwx  
    } "oc&uj  
} ; IJz=SV  
}_ [Bp  
XA4miQn&  
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 CUG3C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0g&#hW};[6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Lx2!Zy  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Bk)*Z/1<x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [<H'JsJl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }}4u>1,~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y)%CNH)*x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) y^xEZD1X6-  
下面是修改过的unary_op <1xs ya[e  
}_vUsjK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;{%R'  
class unary_op 20Rj Rd  
  { r'5~4'o$  
Left l; Jg:%|g  
  `eXTVi|0"~  
public : &Bfgvws;  
+* AdSzX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .W/#$s|X\  
ugT;NB  
template < typename T > $ &III  
  struct result_1 5S&'O4yz^  
  { D Xjw"^x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B>=NE.ulUL  
} ; ~E J+<[/  
_t'S<jTI  
template < typename T1, typename T2 > $wq[W,'#L  
  struct result_2 Yfotq9.=+  
  { gZ b +m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -<MA\iSP  
} ; QgZ`~  
ljJi|+^$  
template < typename T1, typename T2 > +^0Q~>=VD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y53f73Cg  
  { zUNWcv!& "  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l]wjH5mz=i  
} 0[SJ7k19  
MfJ8+3@K  
template < typename T > Nu]& ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X_tc\}I]  
  { F!yr};@^p  
  return OpClass::execute(lt(t)); #MwNyZ  
} 8:QnxrODP  
m5w ZS>@  
} ; w4UaWT1J  
Q+ tUxa+  
%; 0l1X  
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 I]dt1iXu_{  
好啦,现在才真正完美了。 Za4X ;  
现在在picker里面就可以这么添加了: iT;~0XU7F  
FK~FC:K  
template < typename Right > J#OiY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vy6A]U\%  
  { <.6bni )  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /xseI)y.B  
} wAn}ic".b  
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。 P}dhpU  
>^\}"dEvr  
V_.n G;  
/-_<RQ  
D6wg^ 'Q:  
十. bind h9J%NH  
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。 Ny oRp  
先来分析一下一段例子 F9Y/Z5 Ea  
h%0hryGB  
D6M ktE)'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cI g|sn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q)Uh_l.Cj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [`'[)B  
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。 L4wKG&  
我们来写个简单的。 %?`TyVt&0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `tZ-8f  
对于函数对象类的版本: v\;hI5WY  
h4\j=Np  
template < typename Func > O F|3y~z  
struct functor_trait #^Io9dA h  
  { L(Ffa(i  
typedef typename Func::result_type result_type; k%[pZ 5.!  
} ; |` +G7?)Y  
对于无参数函数的版本: 2:>|zmh_  
NE'4atQ|  
template < typename Ret > B"9/+Yj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xgs 31#K  
  { K.{:H4_  
typedef Ret result_type; n,.ZLuBEX  
} ; 4Em$L]7   
对于单参数函数的版本: liuF;*  
EP ;TfWc}1  
template < typename Ret, typename V1 > "N|gU;~W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $2?10}mrx  
  { AlQE;4yX  
typedef Ret result_type; $u`v k|\R  
} ; R"0fZENTG  
对于双参数函数的版本: ==i:*  
.S{Q }S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V6.w=6:`X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Mr8r(LGY  
  { ls<7Qe"a  
typedef Ret result_type; 'aFjyY?%  
} ; /1Q i9uit  
等等。。。 S@N:Cj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R>05MhA+  
u\,("2ZW9+  
template < typename Func > y&$mN  
struct func_return %#^)hX,+Q  
  { Z6Owxqfht  
template < typename T > Ul41R Ny)  
  struct result_1 ,2I8,MOg  
  { $Bd13%>)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?uq7K"B  
} ; @H?_x/qBT  
q')MKR*  
template < typename T1, typename T2 > iHp@R-g  
  struct result_2 ATdK)gG  
  { lM<SoC;[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  YjV-70'  
} ; e=]>TeqG0  
} ; xK3 xiR  
0."TSe83\  
w,'"2^Cwy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Fa!6*K\  
3*DwXH+  
template < typename Func, typename aPicker > BV9%|  
class binder_1 lQnl6j  
  { cjd Z.jR2  
Func fn; g7-=kmr|V  
aPicker pk; *t,J4c  
public : Bx>)i8P7i0  
"HuV'  
template < typename T > !E0zj9 [ R  
  struct result_1 -}h+hS50F  
  { le*1L8n$'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NvZ )zE  
} ; axRzn:f  
7:Jyu/*]  
template < typename T1, typename T2 > -]uN16\ F  
  struct result_2 eTV%+  
  { Mk*&CNo3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zv`j+b  
} ; $SP*hkU  
jf_0IE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e2SU)Tr%b  
|+^-b}0  
template < typename T > }Z|uLXaz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '}`|QJ  
  { /<HEcB  
  return fn(pk(t)); ON(H7  
} 6Q&*V7EO  
template < typename T1, typename T2 > B"-gK20vY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :uAW  
  { s[V$f vW  
  return fn(pk(t1, t2)); <By6%<JTn  
} p8>.Q/4  
} ; ?D].Za^km  
=ZsM[wd  
MZ(TST"  
一目了然不是么? q+MV@8w  
最后实现bind  M>mk=-l  
'wo[iNy[  
b9ON[qOMN  
template < typename Func, typename aPicker > {\OIowa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jl"),;Od  
  { blwdcdh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o8:K6y  
} c !$ 8>  
=sqh PS<>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iK*2 Z$`lw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RP 2MtP"M  
d(>7BV  
十一. phoenix mulK(mp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [TZlvX(E  
y\'t{>U/  
for_each(v.begin(), v.end(), UF[2Rb8?  
( sckyG  
do_ KfU4#2}  
[ vrtK~5K  
  cout << _1 <<   " , " %$b)l? !  
] k,L,  
.while_( -- _1), uC3o@qGW<  
cout << var( " \n " )  [69[Ct  
) \#(cI  
); ; &2J9  
n7 RswX  
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: >IW0YIQy,  
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 ;79X# hI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Wgl7)Xk.)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `<Z5/;a5W  
#clPao?r  
q16RPqfT  
template < typename Cond, typename Actor > G>?hojvi  
class do_while FhgO5@BO  
  { w][1C\8m  
Cond cd; +Y!9)~f}7X  
Actor act; KzeTf?G  
public : 360V  
template < typename T > 8K! l X  
  struct result_1 kL.JrbM"  
  { z6)SaSYE  
  typedef int result_type; &qki NS  
} ; 6V=69}  
Q 'R@'W9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} })Og sBk  
K~A$>0c  
template < typename T > "5mdq-h(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c9\jELO  
  { VGoD2,(b^  
  do #>-_z  
    { .Od.lxz"mp  
  act(t); n*6b*fl  
  } k+>-?S,  
  while (cd(t)); AZ)H/#be  
  return   0 ; [&n2 yt  
} m~%\f8w-x  
} ; p=U*4[9k  
*0)vsBi  
i,R<`K0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I_mnXd;n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j]EeL=H<P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 a3i4eGT-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2R&msdF   
下面就是产生这个functor的类: .__X- +^  
5qkG~ YO-  
?5e:w?&g@  
template < typename Actor > 2f1WT g)  
class do_while_actor /,'D4s:Gg  
  { ^)&d7cSc  
Actor act; 75~>[JM  
public : ffK A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x^kV;^ I  
:ND5po#(  
template < typename Cond > *TY?*H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~6`HJ  
} ; !Q!= =*1H  
 Hu|;cbK  
ahNpHTPa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B1>aR 7dsf  
最后,是那个do_ <rc?EV  
/ %}Xiqlrd  
q]3bGO;  
class do_while_invoker ^9zL[R  
  { C-/<5D j  
public : 1BK-uv:  
template < typename Actor > ^ZX71-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H: Rd4dl,  
  { mG2*s ^$  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1.YDIB||  
} VfOm#Ue0 q  
} do_; E(Tvj\9  
+ ^n [B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~=~|@K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sw<@u+Z;%  
最后来说说怎么处理break和continue )(`I1"1   
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。 X TpYf  
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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