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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qP.VK?jF|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +iDz+3v(  
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, v_ F?x!  
t-ReT_D|;  
1nM?>j%k  
nOoh2jUM  
  class filler 0PX@E-n  
  { HvfTC<+H  
public : PL B=%[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rN!9&  
} ; E rymx$@P  
ewlc ^`  
!m.')\4<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _xwfz]lb+  
NZ? =pfK\s  
ha'm`LiX  
.;sPG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eMMiSO!3  
HE .Dl7 {  
nLLHggNAV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u6&Ixi/s'  
o\YdL2:X  
kR|DzB7  
nQ*oOxe|X  
二. 战前分析 Iz=E8R g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "+"dALX{3K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 H_$f v_  
7.'j~hJL  
x~,?Zj)n?C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ll^O+>1dO  
  /* --------------------------------------------- */ e/I{N0SR  
vector < int *> vp( 10 ); UVRV7^eTe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7`n8 OR4  
/* --------------------------------------------- */ NNV.x7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 24k}~"We  
/* --------------------------------------------- */ $f-pLF+x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N9hWx()v  
  /* --------------------------------------------- */ sSb&r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VFp)`+8  
/* --------------------------------------------- */ RR {9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^g"6p#S=n  
]o[HH_`s@  
78A4n C  
$w}aX0dK&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ApB'O;5  
1._1, _2是什么? m`6`a|Twp$  
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。 5w%9b  
2._1 = 1是在做什么? V^H47O;VC  
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。 6EGEwx  
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。 3Jit2W4  
Xq$0% WjG  
C/#/F#C  
三. 动工 4h@of'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g5]DA.&(  
qoq<dCt3  
R5~m"bE  
C8SNSeg  
template < typename T > dNmX<WXG  
class assignment n m$G4Q  
  { _$x *CP0(  
T value; C_&tOt  
public : 0a;zT O/"v  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4ov~y1Da)  
template < typename T2 > Qx#)c%v \\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dz DssAHy  
} ; .j,&/y&  
r+obm)Qtp  
zXO.NSC[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jtJU 5Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O~1p]j  
UzRF'<TWf  
S!c@6&XJm?  
Lg53 Ms%  
  class holder x@x@0k`A2  
  { :\cJ vm  
public : [r~l O@  
template < typename T > {=Y&q~:8v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Lf<9GYNy>`  
  { $t?e=#G  
  return assignment < T > (t); e1a%Rj~  
} =sJHnWL[  
} ; [C#pMLp,~  
*]k"H`JoFC  
n*|-"'j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Fs~-exY1  
"R]K!GUU  
  static holder _1; `hhG^ O_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2Ki/K(  
L~zet-3UNf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6ns_4, e  
而不用手动写一个函数对象。 +d15a%^`  
~-zC8._w3r  
(\_d'Js(;  
a+Nd%hoe  
四. 问题分析 3s Nq3I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "*WXr$  
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。 hWJc A.A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IVKE dwA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1 ErYob.p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _E 8SX v  
we? #)9Q<  
五. 问题1:一致性 U3QnWPt}>  
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?| O*7~t17  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;RYKqUE  
[Hf FC3U  
struct holder G)`MoVH1  
  { LdL\B0^l  
  // djp(s$:{4  
  template < typename T >  O@$i  
T &   operator ()( const T & r) const C\[UAxZ3X  
  { .42OSV  
  return (T & )r; C?J%^?v  
}  glUP  
} ; .})8gL7 V  
YWdvL3Bgk,  
这样的话assignment也必须相应改动: _X/`4 G  
)$i3j 1[;  
template < typename Left, typename Right > D.} b<kDD  
class assignment : Dlk `?  
  { |szfup~5es  
Left l; VN;M;fMs  
Right r; Y]Q*I\X  
public : )c/BD C7g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "/=x u|  
template < typename T2 > WBdb[N6\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VP&lWPA}\$  
} ; ShP V!$0  
TjdYCk]'  
同时,holder的operator=也需要改动: IU}`5+:m  
I1jF`xQ&0  
template < typename T > Q[^d{e*l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9|,AhyhO  
  { (@9-"W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5=\b+<pE  
} R!ij CF\  
|V5H(2/nk  
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。 o=}?aC3I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ho. a93  
:csLZqn[  
return l(rhs) = r; {s]eXc]K}  
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。 BVDo5^&W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <T>f@Dn,  
WqO* vK!t  
template < typename Tp > c`cPGEv  
class constant_t Yy]He nw;  
  { $hapSrS  
  const Tp t; (H7q[UG|  
public : Vow+,,oh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .*{LPfD|  
template < typename T > YDJc@*D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3ly|y{M",  
  { f QdQ[  
  return t; pe8MG(V  
} a>6p])Wh  
} ; \uH;ng|m  
Rh|&{Tf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ek<U2C_u#  
下面就可以修改holder的operator=了 z!tHn#  
1?;s!6=  
template < typename T > IZGty=Q_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D KOdqTW  
  { W=drp>Uj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {fWZ n  
} Sk xaSJ"  
#+$z`C`  
同时也要修改assignment的operator() Bs*s8}6  
8in8_/x  
template < typename T2 > rQF%;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SrxX-Hir  
现在代码看起来就很一致了。 9S}PCAA;  
_kfApO )O  
六. 问题2:链式操作 q%l<Hw6{z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a"EXR-+8  
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。 MWB?V?qPSC  
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。 {v(3[ 7  
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。 8@!SM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ouuj d~b+  
G 8@%)$A  
template < typename T > F-m1GG0s  
struct result_1 pdM|dGq^  
  { |"arVde  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (Xx @_  
} ; zT@vji%Y  
mYZH]oo  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: D*b> l_  
xJ4T7 )*  
template < typename T > Ty>`r n  
struct   ref Wjp<(aY[  
  { Mw< 1  
typedef T & reference; CR<*<=rI  
} ; 5}f$O  
template < typename T > HRk+2'wjAz  
struct   ref < T &> .d;/6HD[y  
  { I>:'5V  
typedef T & reference; Xo P]PR`cQ  
} ; lw7wvZD  
3=z'Ih`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,%u\2M  
jd#{66:  
template < typename T > @E1N9S?>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &" =inkh  
  { v+Hu=RZE  
  return l(t) = r(t); 6d,"GT  
} f?)qZPM  
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。 =^6]N~*,D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /IgTmXxxj  
~&g:7f|X  
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 D+RG,8Ht  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %"o4IYV#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e_Y>[/Om  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tUzuel*  
最后的布局是: 3N?uY2  
                Add #+XKfumLk  
              /   \ Yk }zN_v  
            Divide   5 I;=}@]9  
            /   \ Da.vyp  
          _1     3 uu HWN|  
似乎一切都解决了?不。 tP`,Egf"g  
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。 P )`-cfg  
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。 lgU7jn  
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: V XC_Y  
Ltc>@  
template < typename Right > o|*,<5t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ${ e{#  
Right & rt) const ? ;\YiOTda  
  { iidK}<o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =*t)@bn  
} gq/q]Fm\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iYFM@ta  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 VPK)HzPG,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *T 6<'a  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vAX %i(4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @A g=2\9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? F&Q:1`y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R6!t2gdKe@  
&}6=V+J;  
template < class Action > VsFRG;:\U  
class picker : public Action t~e.LxN  
  { +YXyfTa  
public : *PD7H9m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gmt`_Dpm$  
  // all the operator overloaded Tk)y*y  
} ; pX"f "  
s %/3X\_  
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。 5E4np`J  
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: GDhg VOW(  
'(=krM9;  
template < typename Right > tMC<\e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =ayl~"bW  
  { r-=#C1eY&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?bY'J6n.  
} zK?[6n89f  
$5(co)C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %-> X$,Q :  
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。  T=9+  
dQTJC %]O  
template < typename T >   struct picker_maker H&l/o  
  { S9-FKjU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lk4gjs,V  
} ; ~ #Vrf0w/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ea 0 j}  
  { o#CNr5/  
typedef picker < T > result; 7iT#dpF/A  
} ; RWK|?FD\<  
_>0 I9.[5  
下面总的结构就有了: KftZ ^mk+p  
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。 bt"*@NJ$  
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。 \K55|3~R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x+47CDDu3  
至此链式操作完美实现。 rdSkGb  
0"LJ{:plz  
5@6F8:x}V  
七. 问题3 ??)IPRv?yF  
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。 \\xoOA.  
k,OP*M  
template < typename T1, typename T2 > V& _  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v:|_!+g:  
  { )$XcO]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PS**d$ S  
} ?31#:Mg6g+  
7 wH9w  
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: W:' H&`0  
G*JasHFs  
template < typename T1, typename T2 > w a2?%y_G  
struct result_2 !UDTNF?1  
  { :;HJ3V;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t,Ss3  
} ; 7M7sq-n5z  
"MOM@4\  
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?  ]?M3X_Mq  
这个差事就留给了holder自己。 K+p7yZJ  
    f@rR2xZoQ  
XOsuRI ?  
template < int Order > LR%]4$ /M  
class holder; 0QcC5y;  
template <> 8Q4yllv4  
class holder < 1 > wO.T"x%X  
  { NU"Ld+gw  
public : B OKY X  
template < typename T > *: }9(8d  
  struct result_1 Wa.y7S0(@  
  { sQwRlx  
  typedef T & result; zsOOx% +  
} ; b*Sw") #  
template < typename T1, typename T2 > _X;xW#go  
  struct result_2 9(eTCe-~6  
  { +6-_9qRq  
  typedef T1 & result; '(fQtQ%  
} ; #\1)Tu%-  
template < typename T > UXgeL2`;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2D;2QdO  
  { /fgy07T  
  return (T & )r; @? e+;Sx  
} @^R6}qJ  
template < typename T1, typename T2 > l  d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =e*S h0dK  
  { hX4 V}kj  
  return (T1 & )r1; E7 mB=bt>=  
} ON [F  
} ; #l 7(W G  
!A":L0[7n  
template <> <Ukeq0  
class holder < 2 > Smg z}  
  { [SJ3FZ<  
public : #7v=#Jco  
template < typename T > Qv1<)&Ft<  
  struct result_1 pm` f? Py  
  { oDW)2*8yF  
  typedef T & result; r|av|7R  
} ; Dqu?mg;L  
template < typename T1, typename T2 > ;T hn C>U  
  struct result_2 B5v5D[ o5  
  { M,w5F5  
  typedef T2 & result; $/J4?Wik  
} ; ;x,yGb`  
template < typename T > ^J~5k,7jX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Iw;i ".  
  { ? R!Pf: t  
  return (T & )r; Y+)qb);  
} NWue;u^  
template < typename T1, typename T2 > L NS O]\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #V9do>Cu%  
  { $&Lw 2 c0  
  return (T2 & )r2; <]Btx;}  
} B}fd#dr  
} ; Fzmc#?  
'/2)I8  
z#HNJAQ#|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b]5/IT)@O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yByxy-~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Mh "iyDGA  
<H,E1kGw9  
return l(i, j) = r(i, j); bUU\bc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k|4}Do%;  
}y>/#]X  
  return ( int & )i; yU|=)p5  
  return ( int & )j; fL(_V/p^  
最后执行i = j; O%s7}bR3  
可见,参数被正确的选择了。 >zX`qv&>  
dt5`UBvUg  
UX24*0`\~  
VV-%AS6;  
HC!5AJ&+}v  
八. 中期总结 7<0oK|~c#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y?'Z'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @+>t]jyz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s{uSU1lQn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LkyT4HC8n  
sW]>#e  
kF-7OX0)  
EG!Nsb^,  
"M}3T?0 O  
tS3!cO\  
九. 简化 OE/r0C<&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !ZS5}/ZU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L'HO"EZFj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h9Tst)iRi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e'X"uH Xt.  
  +-*/&|^等 Z6fR2A~Q[  
2. 返回引用。 K!a7Hg  
  =,各种复合赋值等 {W'{A  
3. 返回固定类型。 O:j=L{,d^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q|_Cj]{  
4. 原样返回。 o0kKf+[  
  operator, +2#pP  
5. 返回解引用的类型。 nmw#4yHYy:  
  operator*(单目) . efbORp  
6. 返回地址。 7V%b!R}  
  operator&(单目) <YAs0  
7. 下表访问返回类型。 a\m0X@Q  
  operator[] ^!6T,7 B B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )O,+'w?  
  operator<<和operator>> yRWZ/,9x   
1}q(Pn2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )uO 3v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E?h'OR@_ L  
5Z>+NKQ  
template < typename Left > ZMEYF!j N  
struct value_return 2m,t<Y;  
  { uCjbb  
template < typename T > Ssd7]G+n:  
  struct result_1 !DBaC%TGC  
  { Wb#ON|.2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Yb348kRF  
} ; ua!RwSo  
Va$JfWef  
template < typename T1, typename T2 > s+9b.  
  struct result_2 "y-/ 9C  
  { Tffdm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yK>s]65&  
} ; >mMmc!u>G  
} ; V 9;O1  
+7Qj%x\  
ejpSbVJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Bgs,6:  
\ccCrDz  
下面我们来剥离functor中的operator() B/K{sI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @<$_X1)s  
E9Hyd #A  
return l(t) op r(t) ^.>XDUO F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S[y?>  
return op l(t) TUi<  
return op l(t1, t2) /mQ9} E4X  
return l(t) op s;,ulME  
return l(t1, t2) op YH3[Jvzf4  
return l(t)[r(t)] =k2"1f~e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  s x)x7  
`aM8L  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a;v;%rs  
单目: return f(l(t), r(t)); nm`}Z'&)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .~%,eF;l$  
双目: return f(l(t)); *40Z }1ng  
return f(l(t1, t2)); 15cgmZsS  
下面就是f的实现,以operator/为例 xHaoSs*C9  
i>PKE.  
struct meta_divide }-PV%MNud  
  { eR!K8W  
template < typename T1, typename T2 > +pjU4>)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *}Gu'EU  
  { ?j$*a7[w  
  return t1 / t2; ^ oh%Ns  
} u4~( 0  
} ; S %(R9N|  
<xAlp;8m5  
这个工作可以让宏来做: trg&^{D<  
+zzS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8_uh2`+Bvb  
template < typename T1, typename T2 > \ 0hX@ta[Up  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]*\<k  
以后可以直接用 hJGWa%`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Iq(;?_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  o[>p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) y0 qq7Dmu  
aR0v qRF  
)}SiM{g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3L%g2`  
Eq'oy~.oV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ) q'~<QxI\  
class unary_op : public Rettype uH8`ipX  
  { &>z}u&oF  
    Left l; Bk8 '*O/)  
public : 6WEu(}=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kA(q-Re$B*  
AK5$>Pkvk  
template < typename T > u^uo=/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Jp "E5Ql)  
      { d5tp w$A  
      return FuncType::execute(l(t)); p&(~c/0  
    } ?p!+s96  
2O)2#N  
    template < typename T1, typename T2 > W'M\DKJ?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l|K`'YS!<{  
      { Y\ G^W8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :@q9ll`6u  
    } nwAx47>{  
} ; T(6B,  
8Zvh"Z?  
f>C|qDmT  
同样还可以申明一个binary_op 6882:,q  
! jb{q bq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x_|:3I  
class binary_op : public Rettype 0 ;ov^]  
  { Ld YaJh~h  
    Left l; |h65[9DMP  
Right r; -}r(75C  
public : ^Sz?c_<2P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d 3 }'J  
od~`q4p1(-  
template < typename T > js8\"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .j0]hn]  
      { z/t:gc.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;t}ux  
    } 7<%Rx19L*  
 LYX\#  
    template < typename T1, typename T2 > 5s2334G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \|9KOulr  
      { Zx}.mt#}8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [/I1%6;  
    } vH^^QI:em  
} ; `)R@\@jt  
$[P>nRhW  
JTg0T+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1eDc:!^SD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rKys:is  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :cK;|{f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 uH-*`*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T4{&@b 0*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CfnRcnms  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eX>X=Ku  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) JSQ*8wDcl  
下面是修改过的unary_op 84*Fal~Som  
tr\Vr;zd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DqHVc)9  
class unary_op 20f):A6  
  { W[3)B(Vq<E  
Left l; 6\9 9WQ  
  >AW=N  
public : 'yM)>]u"  
gaJIc^O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} & xqr&(o  
< &'r_m  
template < typename T > @kKmkVhu*  
  struct result_1 9{bzxM  
  { uOrvmb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0fPqO2  
} ; QPfS3%p`  
5yQv(<~*G  
template < typename T1, typename T2 > =#<hT s  
  struct result_2 yX(6C]D  
  { EhybaRy;C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `8TM<az-L  
} ; <8 At =U  
0\jOg  
template < typename T1, typename T2 > va8V{q@t'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rQ'tab.,]  
  { ys;e2xekg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); morI'6N  
} <5(8LMF  
S~F:%@,*  
template < typename T > T}[W')[s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const As (C8C<  
  { h& (@gU`A  
  return OpClass::execute(lt(t)); r<O^uz?Di  
} rA9x T`  
C<fNIc~.  
} ; )B*?se]LJ  
?4Z0)%6  
jl2nRo  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ) ZOmv  
好啦,现在才真正完美了。 S_:(I^  
现在在picker里面就可以这么添加了: @6$r| :]G-  
ooIMN =  
template < typename Right > >UJ&noUD#:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ),\>'{~5&  
  { `z)!!y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }]zmp/;a  
} GGF;T&DWad  
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。 {zUc*9  
{7eKv+30  
n/8Kb.Vf  
Xx|&%b{{r  
_T5~B"*  
十. bind 5.[{PJ]bq  
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。 9$Mi/eLG2N  
先来分析一下一段例子 dY\"'LtF  
e|Sg?ocR  
`z` `d*_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !icpfxOpjQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AD?DIE(v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qW7"qw=   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0dkM72p  
我们来写个简单的。 R[&lk~a{=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @?B=8VHR  
对于函数对象类的版本: [k'Ph33c  
<YeF?$S}  
template < typename Func > j 5'Jp}  
struct functor_trait 0!vC0T[  
  { E;4Ns  
typedef typename Func::result_type result_type; Y[~6f,?^  
} ; )i_FU~ LRq  
对于无参数函数的版本: J82{PfQ"  
}=;>T)QmMO  
template < typename Ret > BRD'5 1]|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rIb[gm)Rk  
  { Ve8!   
typedef Ret result_type; 2/7=@>|  
} ; )b%c]!  
对于单参数函数的版本: / a$+EQ$  
T![K i  
template < typename Ret, typename V1 > xu:m~8%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hx^a&"  
  { S-rqrbr|AT  
typedef Ret result_type; #`p>VXBj!  
} ; KV5lpN PC  
对于双参数函数的版本: 1=;QWb6  
Z@[,"{Sn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (j~V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <{ ) 4gvH  
  { &1h3o^K  
typedef Ret result_type; sd[QtK^  
} ; kH&ZPAI  
等等。。。 s^oNQ}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy + kF[Oh#  
0wkLM-lN  
template < typename Func > {cv;S2  
struct func_return _#gsR"FZ$  
  { bY2Mw8e%  
template < typename T > ^J RTi'v  
  struct result_1 zl:D|h77  
  { 9#(QS+q~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [*vN`AfE  
} ; d_,tXV"z&  
m@,>d_|-K-  
template < typename T1, typename T2 > g \-3c=X  
  struct result_2 S!q}Pn  
  { Lq[wabF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2:N_c\Vi  
} ; q],R6GcVr  
} ; P\ s+2/  
- X_w&  
od}x7RI%m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cLU*Tx\  
Dy@ \!F  
template < typename Func, typename aPicker > 9(l'xuX  
class binder_1 =_dd4`G&<  
  { cP2R2 4th  
Func fn; &JlR70gdHi  
aPicker pk; .zAafi0  
public : ziycyf.d  
1hviT&  
template < typename T > Uu X"AFy~\  
  struct result_1 s4$m<"~  
  { 4sj%:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nwo!A3w:  
} ; IA^)`l7H  
I.u,f:Fl'  
template < typename T1, typename T2 > 3rY /6{  
  struct result_2 D%idlL2%J  
  { >>bYg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _cw ^5  
} ; kVrT?  
+2}(]J=-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,&?q}M  
t lERis  
template < typename T > 'r n;|K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .:ZXtU  
  { &iOtw0E  
  return fn(pk(t)); Hm* vKFhz  
} 3K!0 4\  
template < typename T1, typename T2 > |2<f<k/UT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 02^(z6K'&?  
  { 1:!rw,Jzl`  
  return fn(pk(t1, t2)); R$fIb}PDr  
} T+nC>}*jgJ  
} ; 0o|,& K  
_A|\.(t  
W>s'4C`  
一目了然不是么? C9H11g7{  
最后实现bind <M OL{jan  
,;P`Mf'YC  
\u _v7g  
template < typename Func, typename aPicker > gwaC?tf[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /mwr1GU  
  { un^IQMIh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _O;~ }N4u  
} !;*2*WuO;  
,*Z[P%<9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WJU NJN  
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。 OPY/XKyY,  
!;aC9VhSU  
十一. phoenix ]2Fo.n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FFeRE{,  
|J Q:.h  
for_each(v.begin(), v.end(), j'*p  
( x\hn;i<  
do_ !J=;Z9  
[ WQLL[{mhS  
  cout << _1 <<   " , " TJ[jZuT:  
] gZEA;N:H%<  
.while_( -- _1), DVoV:pk  
cout << var( " \n " ) q&$0i   
) CotMV^   
); y [9}[NMZ  
A%*DQ1N  
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: R, w54},  
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 T:S{3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Df,VV+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Px7g\[]  
inv{dg/2  
/9+A97{  
template < typename Cond, typename Actor > A Wh* <H  
class do_while lZA>L, \d  
  { aho<w+l@  
Cond cd; ]<;i} n| <  
Actor act; WUWb5xA  
public : Rf(x^J{  
template < typename T > @ U8}sH^  
  struct result_1 ~:}XVt0%8  
  { qv*uM0G6i  
  typedef int result_type; 4fu\3A&  
} ; "4k=(R?  
ckjVa\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %M)oHX1p  
Cb%.C;q  
template < typename T > BdoC6H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fpK0MS]=b  
  { 1yaIV+_y/  
  do Z:Y.":[ Qi  
    { Bx}0E  
  act(t); LJNie*  
  } 9 /Ai(  
  while (cd(t)); C|d!'"p  
  return   0 ; !:5`im;i  
} K?Xo3W%K  
} ; 1[/$ZYk:  
K]pKe" M  
P$6f+{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :Y J7J4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [%iUg\'7d  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^Q)gsJY|I  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,4>WLJDo  
下面就是产生这个functor的类: /Xu;/MMpd3  
Z:o 86~su  
 TCKI  
template < typename Actor > 2 .Eu+*UC  
class do_while_actor kJvy<(iG  
  { ngkeJ)M0$  
Actor act; '^F|k`$r  
public : \;B$hT7z*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Zn<(,e  
Gx h~  
template < typename Cond > 4j@kMe;RjZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _> |R-vQ8  
} ; ,+NE:_  
tgvpf /cQ  
"\zj][sL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _Xk03\n6  
最后,是那个do_ csFJ5  
R%)2(\  
RlslF9f  
class do_while_invoker j""y2c1  
  { .,ppGc| *  
public : LG Y!j_bD  
template < typename Actor > _8x'GK tU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;vI*ThzdD  
  { I_zk'  
  return do_while_actor < Actor > (act); {+/ .5  
} g]==!!^<D  
} do_; 0?6 If+AC  
:?$Sb8OuIL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ){:q;E]^fB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /H%<oAjp6  
最后来说说怎么处理break和continue \2].|Mym  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 N o_$!)J.  
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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