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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l+ >eb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R+NiIoa  
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, xE@/8h  
So!=uYX  
gZ^Qt.6Z  
QPB,B>Z  
  class filler ;$&\ :-6A#  
  { 2kDY+AN;  
public : cQhr{W,Un  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v]{UH {6  
} ; =MQ/z#:-P  
YhV<.2^k  
"g5{NjimY  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 'o}[9ZBjn  
\\\8{jq  
C^L xuUW  
g|]HS4y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q*T 'tkp  
<skqq+  
D {Ol8:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gep#o$P  
>-N(o2j3  
M{5AQzvs  
R]X 0D.  
二. 战前分析 vb]kh _  
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。 *'{-!Y  
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 3<W%z]k@M  
:6lvX$  
MBg[hu%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !5lV#w!vb  
  /* --------------------------------------------- */ ?< b{  
vector < int *> vp( 10 ); J?3/L&seA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )pHlWi|h  
/* --------------------------------------------- */ 7?R600OA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FiiDmhu  
/* --------------------------------------------- */ I)'bf/6?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ujxr/8mjV  
  /* --------------------------------------------- */ -&Xv,:'?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IyHbl_ P ^  
/* --------------------------------------------- */ m4@NW*G{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /_l\7MeI  
BJUj#s0$  
`5@F'tKQ  
K{ar)_V/  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1`7zYW&L  
1._1, _2是什么? "QdK Md  
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。 Z,#H\1v3lB  
2._1 = 1是在做什么? cp(qaa  
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。 HCN/|z1Xq  
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。 Q"qI'*Kgt  
 viAAb  
yV8J-YdsG  
三. 动工 L_!ShE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oVy{~D=  
O<cP1TF  
;`#R9\C=h  
;Z{D@g+  
template < typename T > swF{}S"  
class assignment t 6nRg  
  { VdK%m`;2  
T value; x>[]Qk^?q  
public : tsc `u>  
assignment( const T & v) : value(v) {} >l &]Ho  
template < typename T2 > kh0cJE\_^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4uIYX  
} ; EpAgKzVpJ  
$].htm  
D|9+:Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2DCQ5XewYe  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PoF3fy%.  
<R$ 2x_  
h`|04Q  
]j*2PSJG  
  class holder Lg7A[\c ~  
  { EhHxB fAQ  
public : m]2xOR_  
template < typename T > {=[>N>"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3^y(@XFt  
  { z l r !   
  return assignment < T > (t); k3#'g'>yh  
} >-A@6Qe_  
} ; f(5(V %  
^OY]Y+S`Ox  
SQ>i:D;  
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: B`}um;T#~,  
)Zr9 `3[  
  static holder _1; `} PYltW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E]`7_dG+T  
W*C~Xba<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gN=.}$Kfu  
而不用手动写一个函数对象。 |ri)-Bk ,  
@oAz  
3gi)QCsk  
~gfR1SE  
四. 问题分析 aas.-N T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !K>iSF<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A8Ju+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )Z/"P\qo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lgOAc,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GI%&.Vd  
I'uwJy_I\  
五. 问题1:一致性 Z4] n<~o  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| WUYI1Ij;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5}#wp4U  
,S-h~x  
struct holder \Rny*px  
  { (&:gD4.  
  // D4=*yP  
  template < typename T > 79h~w{IT@  
T &   operator ()( const T & r) const e,U:H~+]  
  { ShB]U5b:k  
  return (T & )r; .;?!I_`  
} m^_=^z+  
} ; Jxe+LG  
~K;QdV=YX  
这样的话assignment也必须相应改动: ":Dm/g  
iQ)ydY a  
template < typename Left, typename Right > W7>2&$  
class assignment +<7Oj s>o  
  { >d/H4;8  
Left l; Gnkar[oa&  
Right r; .Nn11F< d  
public : 3z+l-QO8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o<`hj&s  
template < typename T2 > =gB5JB<}2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^|Q]WHNFB  
} ; ":Wq<Z'  
kWzN {]v  
同时,holder的operator=也需要改动: EbC!tR  
>@YefNX6  
template < typename T > ]O@$}B];)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qLN\%}69/  
  { A]z*#+Sl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7>E.0DP  
} K;?D^n.  
P-@MLIC{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !/zRw-q3B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cl4E6\?z  
^Bx[%  
return l(rhs) = r; fj_23{,/"g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {7NGfzwp;6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wcGK *sWG-  
S#/%#k103  
template < typename Tp > *pKTJP  
class constant_t }47h0 i  
  { ++0)KSvw  
  const Tp t; d ]P~  
public : &k }f"TX2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "s+4!,k  
template < typename T > r"7n2   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4DA34m(  
  { 4<efj  
  return t; `Fy-"Uf  
} /(N/DMl[  
} ; -pC8 L<  
h@:K=gg K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zj`WRH4  
下面就可以修改holder的operator=了 :KLXrr  
uw)7N(os\`  
template < typename T > ym%UuC3^w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &gXh:.  
  { 4QL>LK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '%NglC[J  
} 4.RQ3SoDa  
zKJ2 ~=  
同时也要修改assignment的operator() .|UQ)J?s  
{Cx5m   
template < typename T2 > ,^(]zZh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @AsJnf$y  
现在代码看起来就很一致了。 jwZ,_CK  
0I&k_7_   
六. 问题2:链式操作 ^t;z;.g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ks '>?Dw  
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。 (Fv tL*  
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。 xs$$fPAQ  
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。 n<I{x^!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rwm^{Qa  
IPiV_c-l  
template < typename T > cnv>&6a)  
struct result_1 ZO0 Ee1/  
  { :GHv3hn5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m>>.N?  
} ; JAPr[O&  
_VtQMg|u  
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: {zdMmpQF  
c'2d+*[  
template < typename T > u;#]eUk9}  
struct   ref !rvEo =^  
  { ~wc :/UM|  
typedef T & reference; uV/5f#)  
} ; V~J5x >O  
template < typename T > qQ&uU7,#  
struct   ref < T &> Cs'LrUB?=U  
  { ZL MH~cc  
typedef T & reference; xmW~R*^  
} ; nwRltK  
7e/+C{3v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [K!9xM6  
Gr"CHz/  
template < typename T > ?1e{\XW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;JW_4;-  
  { .])prp8  
  return l(t) = r(t); NFK`,  
} eI #Gx_mg  
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。 APQq F/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =OVDJ0ozZ  
G#M)5'Q]U  
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  C0rf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !40>LpL[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /zn=AAYb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o5<<vvdA  
最后的布局是: '%)R}wgV  
                Add *{o7G  a  
              /   \ 0D X_ *f  
            Divide   5 .6B\fr.za  
            /   \ <g4}7l8  
          _1     3 .R9Z$Kbq  
似乎一切都解决了?不。 e|~MJu+1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 XR5KJl  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xlo7enzY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: wb-yAQ8  
7*/{m K)  
template < typename Right > 5=dL`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B@,9Cx564  
Right & rt) const {|;a?] ?  
  { x-^6U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8a)AuAi?!  
} Ic& h8vSU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WzMYRKZ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5En6f`nR{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0}{xH  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 NE995;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iyskADS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s?SspuV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: x3@-E  
oFY!NMq}:  
template < class Action > ON?Y Df  
class picker : public Action D$>_W,*V  
  { H'+7z-% G  
public : R[WiW RfD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |"H 2'L$  
  // all the operator overloaded ~z,o):q1 }  
} ; (!j#u)O  
6CJMQi,kn  
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。 8;PkuJR_]  
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: yNTd_XPL  
IThd\#=  
template < typename Right > &W `xZyb3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R>Ra~ b  
  { n|`3d~9$&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n ]ikc|  
} XtF m5\U  
GK?ual1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U"oNJ8&%|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |<%!9Z  
KKeMi@N  
template < typename T >   struct picker_maker %!|w(Povq  
  { }d$-:l ,w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L`NIYH<^  
} ; JAbUK[:K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BD g]M/{  
  { <@<rU:o=V  
typedef picker < T > result; W,q @ww u  
} ; nHK(3Z4G  
V\~.  
下面总的结构就有了: 5dBftTv?  
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。 %36x'Dn ?  
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。 }xZi Ct  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &&ioGy}1  
至此链式操作完美实现。 %p Wn9  
6iC>CY3CG  
bbm\y] !t  
七. 问题3 5*0zI\  
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。 jX53 owZ  
[^H2'&]  
template < typename T1, typename T2 > qA*~B'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F_-Lu]*  
  { j!;LN)s@?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W{p}N  
} LiJYyp  
.Po"qoGy  
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: 5>532X(0  
j;x()iZ<  
template < typename T1, typename T2 > ez4!5&TzRm  
struct result_2 L"_X W no  
  { J0G@]H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ">uN={Iy  
} ; Aoa8Q E   
[K{{P|(q  
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? $-4](br|  
这个差事就留给了holder自己。 gesbt  
     :Mx  
_0/unJl`  
template < int Order > Dc9uq5l  
class holder; k.@![w\ea  
template <> Z9{~t  
class holder < 1 > Hq@+m!  
  { !oLn=  
public : sJHVnMA  
template < typename T > 4WT[(  
  struct result_1  ZR.k'  
  { &|>@K#V8-;  
  typedef T & result; &(F c .3m  
} ; g` rr3jP  
template < typename T1, typename T2 > =]5tYIU  
  struct result_2  T:}Q3  
  { ~o}:!y  
  typedef T1 & result; PK\ZRl  
} ; n. %QWhUB  
template < typename T > >KKWhJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q? ,PFvs"  
  { 3i^X9[.  
  return (T & )r; F%>$WN#2  
}  C=D*  
template < typename T1, typename T2 > 1ni+)p>]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XcR=4q|7  
  { &OR(]Wt0  
  return (T1 & )r1; ;$p!dI\-Q  
} IUMv{2C  
} ; Pwh}hG1s a  
D:P(;  
template <> qpQ;,8X-"  
class holder < 2 > N:j 7J  
  { :;?$5h*|`  
public : 2a d|v]  
template < typename T > 2D\ pt  
  struct result_1 LIg1U  
  { <o EAy  
  typedef T & result; FW]tDGJOw  
} ; +{UY9_~\3  
template < typename T1, typename T2 > "ubp`7%67  
  struct result_2 #~0Nk6*u  
  { J}|X  
  typedef T2 & result; \C~X_/sg  
} ; CS^6$VL7e  
template < typename T > OVK )]- ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 84ij4ZYe  
  { tBo\R?YRs  
  return (T & )r; fk*(8@u>  
} a~}q]o?j  
template < typename T1, typename T2 > Hv6h7-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h nydH-;cz  
  { i_qY=*a?y  
  return (T2 & )r2; \w9}O2lL  
} WfPb7T  
} ; =m.Nm-g  
>$Y/B=e  
xAm tm"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 S^O9}<2g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YQ0#j'}/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^[<BMk  
@ @[xTyA  
return l(i, j) = r(i, j); Nt>^2Mv   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fit{n]g  
EJ:O 1  
  return ( int & )i; vCa8`m  
  return ( int & )j; 3%v)!dTa<^  
最后执行i = j; *l5?_tF  
可见,参数被正确的选择了。 #W\}v(Ke  
;i@S}LwL  
Dfs^W{YA  
=VC18yA  
I}f`iBG  
八. 中期总结 @SfQbM##%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: IDct!53~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k 9i W1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :EX>Y<`]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :a wt7lqv  
4v[y^P  
_i_='dsyW/  
C qd\n#d/~  
2 6#p,P  
y3~=8!Tj?Q  
九. 简化 GRZz@bAO?$  
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。 \`Hp/D1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?N kKDvv  
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: +p 6Ty2rz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xHgC':l(0  
  +-*/&|^等 (p]FI#y  
2. 返回引用。 ?Y"%BS+pt  
  =,各种复合赋值等 161P%sGx2  
3. 返回固定类型。 , Ckcc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !Asncc G  
4. 原样返回。 gt{kjrTv&  
  operator, _CD~5EA:  
5. 返回解引用的类型。 WD5J2EePT  
  operator*(单目) (MGg r  
6. 返回地址。 J[lC$X[  
  operator&(单目) Hq.rG-,p  
7. 下表访问返回类型。 eV7;#w<]  
  operator[] vF\>;pcT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O_QDjxj^rZ  
  operator<<和operator>> ,gV#x7IW  
z'l$;9(y  
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。 u(vZOf]jL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r1!1u7dr t  
]V"P &; m  
template < typename Left > l7`{O/hN  
struct value_return &'6/H/J  
  { HZ3;2k  
template < typename T > S:1[CNL;  
  struct result_1 `gSMb UgF  
  { }rQQe:{]B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8D.c."q  
} ; ]B>76?2W  
!MoAga_ j  
template < typename T1, typename T2 > t6Iy5)=zY  
  struct result_2  3IxC@QR  
  { t/|0"\ p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gIo\^ktW  
} ; aM5]cc%  
} ; ?/|Xie  
@$ 7 GrT  
^E}?YgNp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  h,/Aq  
)kep:-wm  
下面我们来剥离functor中的operator() ^ZMbJe%L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rrL.Y&DTK  
[,Ehu<mEK  
return l(t) op r(t) L<FXtBJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E{ /, b)  
return op l(t) /LFuf`bXV  
return op l(t1, t2) bM?gAY]mB8  
return l(t) op 7O1MC 8{  
return l(t1, t2) op '$FF/|{  
return l(t)[r(t)] ] SJ#:7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7z? ;z<VJ  
|d0ZB_ci  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B*tYp  
单目: return f(l(t), r(t)); c64^u9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1ksFxpE  
双目: return f(l(t)); UZ<K'H,q  
return f(l(t1, t2)); sVx}(J  
下面就是f的实现,以operator/为例 #mV2VIX#Jv  
fkI 5~Y|  
struct meta_divide \'~ E%=Q  
  { Jc":zR@5  
template < typename T1, typename T2 > O9daeIF0#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GDSV:]hL  
  { ^E^`"  
  return t1 / t2; J9lZ1,22  
} 4iAF<|6s  
} ; :#:|:q.]  
MpOU>\  
这个工作可以让宏来做: ,rMDGZm?  
<AU*lLZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _ [k \S|iY  
template < typename T1, typename T2 > \ *2 Pr1U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3sr_V~cZ9  
以后可以直接用 ||hQ*X<m>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  VAiJL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WEwa<%Ss  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &tH?m;V  
+/[M Ex=   
!( lcUdBd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Zv!`R($  
z Rna=h!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M\{n+r -m  
class unary_op : public Rettype MtkU]XKGT  
  { %`F;i)Zz  
    Left l; 0&s6PS%  
public : ,l~<|\4,wv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |aDBp  
~N!HxQ  
template < typename T > k6CXuU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;VE y{%nF  
      { H,}&=SCk  
      return FuncType::execute(l(t)); W6<oy  
    } F! !HwI  
>!Yuef <P  
    template < typename T1, typename T2 > Cd*h4Q]S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UDEGQ^)Xz|  
      { t@!n?j I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?%5VaxWJ  
    } ,D{7=mDVm  
} ; X,Na4~JO(  
{KgA V  
2 GRI<M  
同样还可以申明一个binary_op g-qXS]y7  
>NUbk9}J4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u%C oo  
class binary_op : public Rettype n#+EG3  
  { F` ybe\  
    Left l; xFF!)k #  
Right r; v@zi?D K  
public : BpIyw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4]r_K2.cc  
3y)\dln  
template < typename T > 2j+w5KvU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C@XS  
      { }xsO^K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vIpL8B86a  
    } 2|;|C8C  
ZPZh6^cc  
    template < typename T1, typename T2 > os5$(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vg'R=+Wb  
      { &Ym):pc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m|q,i xg  
    } V}V->j*  
} ; vK!`#W`X  
necY/&Ld-  
2iNLm6"  
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 W{;Qi&^ca  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (p2`ofj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :u4|6?  
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。 AA5G` LiT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  Qxz[  
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。。。 h  /  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LSta]81B4L  
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) $!O@Z8B  
下面是修改过的unary_op ?I?G+(bq  
pX%:XpC!h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n%3!)/$  
class unary_op | In{5E k  
  { l\Ozy  
Left l; "L2*RX.R  
  jZ.yt+9  
public : _^FC 9  
SWr TM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %"`p&aE:  
[-\Y?3  
template < typename T > 8xB-cE  
  struct result_1 u[)X="-e#  
  { m4m-JD|v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 58Ibje  
} ; ?"@Fq2xgB4  
CE3l_[c  
template < typename T1, typename T2 > (1z"=NCp  
  struct result_2 ]({ -vG\m  
  { 5qrD~D '  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b^HDN(v  
} ; \=0;EI-j  
]1++$Ej  
template < typename T1, typename T2 > )|*Qs${tF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d7^ `  
  { |5vcT, A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <ww D*t  
} c+l1 l0BA  
ZuGSRGX'  
template < typename T > KZ2[.[(Ph  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D|OGlP  
  { #R5\k-I  
  return OpClass::execute(lt(t)); StJb-K/_cL  
} -`' |z+V  
8;gi8Y  
} ; 2 `AdNt,  
+,spC`M6h  
N1'"7eg/  
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 ^ =C>  
好啦,现在才真正完美了。 O::FB.k  
现在在picker里面就可以这么添加了:  J#` 7!  
6SCjlaGW5  
template < typename Right > |*?N#0s5h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W5u5!L/  
  { nWsRa uY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \~#\ [r_  
} Z8=?Hu  
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。 b%lB&}uw}  
HwFg;r  
TFkG"ev  
) k/&,J3  
0#NMNZ  
十. bind QD.5o S  
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。 =OK#5r[UV  
先来分析一下一段例子 k5< n:dS  
-o+t&m  
P' VHga  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XEiVs\) G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \ZRII<k5)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ()6% 1zCO  
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。 A'w+Lc.2  
我们来写个简单的。 "c[>>t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4(\1z6?D  
对于函数对象类的版本: 6Y2,fW8i,  
)?[2Y%P  
template < typename Func > "1s ]74  
struct functor_trait $2Wk#F2c=  
  { =\]gL%N-|  
typedef typename Func::result_type result_type; bZ_&AfcB  
} ; vGyQ306  
对于无参数函数的版本: ])?dqgwa  
B <s+I#  
template < typename Ret > H s)]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r)S:= Is5  
  { Mzg'$]N  
typedef Ret result_type; MNs<yQ9I'  
} ; ai;!Q%B#Q  
对于单参数函数的版本: l]|&j`'O  
;d<XcpK}  
template < typename Ret, typename V1 > TU?n;h#TZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k Fl* Im  
  { MLr L"I"  
typedef Ret result_type; DSs/D1mj&  
} ; >*!T`P}p  
对于双参数函数的版本: @Xoh@:j\  
~jw:4sG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SsX$l<t*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]yKwH 9sl  
  { L^e*_q2d:>  
typedef Ret result_type; !}c D e12  
} ; @16y%]Q-E#  
等等。。。 IRM jL.q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %enJ[a%Qg  
26~rEOgJ  
template < typename Func > 7eq.UyUxs  
struct func_return yHM2 9fEZk  
  { x/1FQ>n:9  
template < typename T > pjO  
  struct result_1 5 n4/}s  
  { 6iQqOAG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4`~OxL  
} ; 2^s&#@n3t  
b5g^{bzwu  
template < typename T1, typename T2 > QPVr:+\B{  
  struct result_2 kk126?V]_  
  { z*nztvY@e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @uC-dXA"  
} ; \yymp70w  
} ; _BG `!3U+  
.aZB?M W  
:x q^T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9^S rOW6~  
W(ZEqH2  
template < typename Func, typename aPicker > w}}+8mk[  
class binder_1 tc;$7F ;  
  { j,,#B4b  
Func fn; WV}pE~  
aPicker pk; p"\-iY]  
public : l$BKE{rg  
3!;o\bgK  
template < typename T > )P1NX"A  
  struct result_1 ivdPF dJ  
  { }J5iY0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; unL1/JY z  
} ; R U[  
&m(eMX0lU  
template < typename T1, typename T2 > #oGvxc7  
  struct result_2 " 6$+B/5  
  { g 'L$m|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^(xVjsHp#  
} ; 7.5\LTM>9e  
17Q* <iCs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j@Us7Q)A(  
nkkGJV!  
template < typename T > GmGq69]J*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t[%=[pJHW  
  { !x:w2  
  return fn(pk(t)); RAyR&p  
} Y!E| X 3  
template < typename T1, typename T2 > 1?+)T%"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z?",+|4  
  { If9!S} wa  
  return fn(pk(t1, t2)); B7ys`eiB5C  
} '\m\$ {  
} ; `.6Jgfu  
,/L_9wV-\  
1_W5@)  
一目了然不是么? Qe/=(P<  
最后实现bind Hi{!<e2  
nfvs"B;  
I^ A01\p  
template < typename Func, typename aPicker > ;rta#pRn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A%M&{S'+|X  
  { QQjMC'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6 ud<B  
} EVmE{XlD;  
`V ++})5v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q14A 'XW  
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。 r3{o _w  
w_J`29uc  
十一. phoenix >BQF<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4sK|l|W  
NU/~E"^I.  
for_each(v.begin(), v.end(), 1[`l`Truz  
( nBiA=+'v  
do_ >Q\H1|?  
[ '*p-`  
  cout << _1 <<   " , " cl7+DAE  
] zck |jhJ6  
.while_( -- _1), >|I3h5\M  
cout << var( " \n " ) ;/{Q4X{  
) I0jEhg%JZ  
); Iei4yDv ;  
J&:0ytG  
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: tT#Q`cB  
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 XY QUU0R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <ct{D|mm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?y45#Tk]  
LveqG   
!%M-w0vC9  
template < typename Cond, typename Actor > :U[_V4? 7  
class do_while E 0pF; P5  
  { ;%z0iZmg  
Cond cd; 0Rk'sEX,  
Actor act; 5BCaE)J  
public : 'Jl.fN  
template < typename T > s3kEux^  
  struct result_1 mg,f>(  
  { .y2<2eW  
  typedef int result_type; !V-SV`+X  
} ; y<.!TULa_  
fR[!=-6^f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 17Gdu[E  
?h3Ow`1G  
template < typename T > K ;xW/7?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sBu"$ "]  
  { ;qk~>  
  do FW.dHvNX  
    { Q#r 0DWo\  
  act(t); zXf+ieo  
  } a!^wc,  
  while (cd(t)); h'fD3Gr&  
  return   0 ; Sf'5/9<DW+  
} w+$gY?%  
} ; q(p0#Mk,E  
| uZ=S]V@  
tr/dd&(Y1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J+|ohA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q@-qA]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7VXeu+-P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 imhq*f#A[  
下面就是产生这个functor的类: l?1!h2z%  
/[IQ:':^  
l{a&Zy)  
template < typename Actor > \mu9ikZ<  
class do_while_actor KE3 /<0Z  
  { 1=a}{)0h  
Actor act; ^[Er%yr0  
public : eo_T .q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4vQHr!$Ep  
Y)*lw  
template < typename Cond > ZAH<!@qh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U?lu@5 ^Z  
} ; O]g+z$2o  
enzQ}^  
eztk$o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B;~agr  
最后,是那个do_ !Cy2>6v7  
*pD;AU  
`^ _:  
class do_while_invoker @Kr)$F  
  { `k| nf9_  
public : bX(*f>G'  
template < typename Actor > wqOhJYc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C|zH {.H  
  { wf@2&vJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); %Nn'p"  
} !m|%4/ M@  
} do_; 7 f*_  
e`Yns$x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RM+E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KRZV9AJ  
最后来说说怎么处理break和continue U.F65KaKF  
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。 /nP=E  
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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