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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UMlvu?u2p1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gn 1  
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, $!\Z_ :  
'$q3Ze  
eY3<LVAX  
gmtS3,  
  class filler K,@} 'N  
  { C@@PLsMg  
public : D1Q]Z63,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]|B_3* A  
} ; p}|<EL}Z9  
H.)J?3  
G PL^!_  
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: G( #EW+  
!r9~K^EI  
3tCT"UvTD  
v'SqH,=d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ba9"IXKH  
}C5Fvy6uz  
/_tN&[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <(BIWm*  
])vqXjN6"  
8hZc#b;  
8FgF6ip  
二. 战前分析 r ['zp=9  
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。 /F}dC/W  
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 'F7UnkKO|  
E{[>j'dwc  
`i6q\-12n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7E R!>l+  
  /* --------------------------------------------- */ j.KV :zJU  
vector < int *> vp( 10 ); ^[1Xl7)`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r9~IR  
/* --------------------------------------------- */ qmq#(%Z <W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r z5@E  
/* --------------------------------------------- */ "tmr s_~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oX?~  
  /* --------------------------------------------- */ gg$:U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *)Pb-c  
/* --------------------------------------------- */ VoNk.h"T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K9S(Xip  
XknbcA|  
NP$ D9#   
{/!Yavx  
看了之后,我们可以思考一些问题: )9kp[hY  
1._1, _2是什么? cxnEcX\   
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。 (YHK,aC>u  
2._1 = 1是在做什么? eyG[1EEU  
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。 ]O&yy{yYK  
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。 h BzZJ/jn  
! Y'~?BI  
|6~ Kin  
三. 动工 ^aY,Wq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?r^>Vk}  
*ub"!}$st  
c1g'l.XL 3  
(_eM:H=e>  
template < typename T > ^1X 6DH`  
class assignment gA&`vnNP  
  { (o1o);AO  
T value; D^A#C<Gs  
public : C40W@*6S2  
assignment( const T & v) : value(v) {} NeniQeR   
template < typename T2 > S,RC;D7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I<hMS6$<LE  
} ; sb</-']a  
Fc a_(jw  
|7b@w;q,D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OdtS5:L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q=+wQ[a<  
yH.Z%*=xQa  
&a";jO GB  
J%8hf%! ud  
  class holder (+;%zh-  
  { ^fvx2<  
public : Ej'N !d.  
template < typename T > KwhATYWQb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mlbSs_LT^  
  { +aRHMH  
  return assignment < T > (t); tdnd~WSR  
} &dJ\}O[r  
} ; 3s Mmg`  
\n0MqXs#  
%?!TqJT?{  
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: Z+Ppd=||,  
qz|xow/ns@  
  static holder _1; A7TV-eWG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DcEGIaW  
)4  'yI*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9f$3{ g{m  
而不用手动写一个函数对象。 {EVHkQ+o  
xd]7?L@h.I  
_ Zzne  
ybpU?n  
四. 问题分析 vPx#TXY=b}  
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。 ;f2<vp;U  
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。 CV *  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2yndna-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $ZnVs@:S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G/V0Yn""  
/4,U@s)"/  
五. 问题1:一致性 n$ZxN"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?| Xh`Oin}<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :A`jRe.  
#\MkbZc d  
struct holder IdciGS6 t  
  { >~@ABLp 6  
  // +<f!#4T  
  template < typename T > p *GAs C  
T &   operator ()( const T & r) const q:G3y[ P  
  { +!"7=?}  
  return (T & )r; g (V_&Y  
} 0ZtH  
} ; QHe:  
Y,d|b V*FH  
这样的话assignment也必须相应改动: CpC6vA.R  
I9kBe}g3  
template < typename Left, typename Right > A]m_&A#  
class assignment M[KYt"v  
  { [I%'\CI;  
Left l; HG[gJ7  
Right r; txy'7t  
public : _OR[RGy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 09Y:(2Qri  
template < typename T2 > P:c 'W?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @v n%  
} ; i|G /x  
P !~B07y  
同时,holder的operator=也需要改动: 8YkCTJfBGu  
i-Ri;E  
template < typename T > mJS-x-@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <W88;d33r=  
  { $EPDa?$*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v QDkZ  
} u 9%AK g}~  
&Ef6'  
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。 |~YhN'OJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6G>bZ+  
Tg6nb7@P  
return l(rhs) = r; zjwo"6c>  
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。 x DX_s:A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R5'_il  
k1M?6TW&  
template < typename Tp > t: qPW<wc  
class constant_t RX\@fmK&  
  { B-aJn8>/  
  const Tp t; Axx{G~n![  
public : a1A3uP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Pna2IB+  
template < typename T > Lcy>!3q3~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `jH0FJQ  
  { ?&r >`H E  
  return t; vA, tW,  
} "AMsBvzgo  
} ; C**kJ  
J|[`8 *8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R3} Z"  
下面就可以修改holder的operator=了 |Xa|%f  
t^@4n&Dg  
template < typename T > 0Kenyn4?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &\s>PvnquX  
  { 8sxH)"S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A49HYX-l  
} }-ysP$  
zj9aaZ}  
同时也要修改assignment的operator() N^&T5cAC  
y5 bELWA  
template < typename T2 > RBM4_L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Bc2PF;n  
现在代码看起来就很一致了。 [P"R+$"   
Vch!&8xii  
六. 问题2:链式操作 k84JDPu#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -YP>mwSN?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9{V54ue;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 JIyIQg'5i  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 LuIs4&[EW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \m;"KyP+  
xT1{O`  
template < typename T > p&ml$N9fd  
struct result_1 v_Y'o _  
  { j=,]b6(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nH]F$'rtA  
} ; )x*pkE**c  
UHW;e}O5  
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: eA(c{  
J#'+&D H  
template < typename T > b?FTwjV+#  
struct   ref '^Ce9r}  
  { $N1UEvC%Q  
typedef T & reference; #s'  
} ; ,l_n:H+"F  
template < typename T > -KG3_kE  
struct   ref < T &>  a7UfRG  
  { )q+9_KU q  
typedef T & reference; xkzC+ _A  
} ; bbO1`b-  
N/fH%AtM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t'0dyQ%u  
{|J'd+  
template < typename T > 'F@#.Op`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wFJ?u?b0Q  
  { ;{Kx$Yt+  
  return l(t) = r(t); !xxu~j^T  
} ) Pdl[+a  
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。 ^.9I[Umua  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "cUCB  
9}2E+  
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 Sy<s/x^`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z2QZ;ZjvRS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 " '/$ZpY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kWgZIkY  
最后的布局是: 4F+n`{~  
                Add Ysk,9MR(F  
              /   \ eY1$s mh t  
            Divide   5 O0gLu1*1v  
            /   \ p ft6 @ 'q  
          _1     3 %?3\gFvBo  
似乎一切都解决了?不。 .hxcx>%  
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。 6%B5hv24v  
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。 -PSI^%TR#  
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: oiq7I@Y`x  
89@e &h*  
template < typename Right > R;_U BQ)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0UmKS\P  
Right & rt) const <z*SO a  
  { KGclo-,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bV#U&)|  
} 2>3gC_^go  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zOpl#%"  
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。 J2`b:%[  
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。 Ok+zUA[Wu  
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。 e'oM% G[  
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。 :4"SJ  
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? D@yg)$;z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: yWACI aj  
HV`{YuP  
template < class Action > gOI #$-L  
class picker : public Action *=1;HN3  
  { &t +   
public : |#x;}_>7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Rla4XN=mf  
  // all the operator overloaded dUtxG ~9  
} ; oQC*d}_E}  
l[O!_bH  
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。 2roPZj  
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: x+vNA J  
qwu++9BM  
template < typename Right > ^A^,/3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `~hAXnQK=  
  { 8x jJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BYEqTwhT&  
} w0Fi~:b  
8u$Kr q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PXcpROg56  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 oW-Tw@D  
N 5rY*S  
template < typename T >   struct picker_maker cWl)ZE<hM  
  { (XJehdB0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I?v)>| |Q  
} ; XnQd(B`M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2B_6un];W  
  { ;^ :9huN  
typedef picker < T > result; c h<Fi%)  
} ; cve(pkl  
fMr6ZmB  
下面总的结构就有了: 0\g;^Zpi  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 e_+`%A+-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4:8#&eF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 13.v5v,l  
至此链式操作完美实现。 >\K<q>*  
/d5_-AB(v  
a\\B88iRRZ  
七. 问题3 4@|K^nT`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -vI?b#  
.b]g# Du=  
template < typename T1, typename T2 > Tk9*@kqv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Phl't~k  
  { k0?4vA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _Kx  /z  
} L1`^~m|  
0/<}.Z]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [kzcsJ'/e  
6)P~3 C'  
template < typename T1, typename T2 > fcb:LPk;  
struct result_2 Tfhg\++u  
  { @QtJ/("&WC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /a6\G.C5  
} ; *}3e'0`  
jK\2y|&&c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K;G1cFFyG  
这个差事就留给了holder自己。 VG+Yhm<SL  
    E$/`7p8)  
V;?_l?_  
template < int Order > q|om^:n.  
class holder; $Ha?:jSc  
template <> gE JmMh  
class holder < 1 > m:/@DZ  
  { [9a0J):w{  
public : F {]:  
template < typename T > q^Lj)zmnK  
  struct result_1 ;=hl!CB  
  { <(?ahO5  
  typedef T & result; WDKj)f9cy  
} ; @.T'  
template < typename T1, typename T2 > |]DZc/  
  struct result_2 IoJkM-^H&)  
  { 'Y6{89y  
  typedef T1 & result; Kom$i<O?48  
} ; gPe*M =iF  
template < typename T > jN 5Hku[?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v@`#!iu  
  { 6,uW{l8L  
  return (T & )r; s[h'W~  
} -n!.PsGO>  
template < typename T1, typename T2 > C>N)~Ut  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1]fqt[*)  
  { :cG_aO kid  
  return (T1 & )r1; Q0,]Q ]_  
} -a]oN:ERb  
} ; O\XN/R3  
,y,NVF  
template <> i+Px &9o<9  
class holder < 2 > ]0xbvJ8oK  
  { [xk1}D  
public : @8|-  C  
template < typename T > 9Z6] ];8E  
  struct result_1 jr*A1y*  
  { sBu=@8R]y  
  typedef T & result; kE,~NG9P  
} ; qUx!-DMY  
template < typename T1, typename T2 > ep3_G\m  
  struct result_2 ! s?vj <  
  { L/<^uO1  
  typedef T2 & result; {08UBnR  
} ; x<P$$G/  
template < typename T > s8{3~Hv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +G? 4Wc1  
  { h;^h[q1'  
  return (T & )r; 7w|W\J^7r  
} ]Tf.KUm  
template < typename T1, typename T2 > mDvZ 1aj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KZ`d3ad  
  { QSAz:Yvf|  
  return (T2 & )r2; G#N h)ff  
} . CLiv  
} ; w%VHq z$  
%xyt4}-)m  
aoco'BR F  
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> >。 _z)G!_7.>\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JnmJN1@I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aQMET~A:  
IJs*zzR  
return l(i, j) = r(i, j); PsEm(.z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E xc`>Y q  
vy[*xT]  
  return ( int & )i; {w(6Tc  
  return ( int & )j; 7cr+a4T33  
最后执行i = j; 6BFtY+.y  
可见,参数被正确的选择了。 4.|]R8Mn  
:'f#0ox  
+yVz ) X  
^uMy|d  
dU3UCD+2y  
八. 中期总结 s)_7*DY  
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: Aw;~b&.U{_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jv1.Yz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]N:SB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z$k4T$,[-  
z(:0@5  
gv r "F  
bkceR>h%  
u!k\W{  
I$n 0aR6  
九. 简化 ^a[7qX_B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gkI(B2,/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T6Z2 #  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: IwZn%>1N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t*.O >$[  
  +-*/&|^等 Z WL/AC  
2. 返回引用。 `5r*4N<  
  =,各种复合赋值等 f#ID:Ap3  
3. 返回固定类型。 AZ(["kh[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d0Py[37V  
4. 原样返回。 2L[/.|  
  operator, e=o<yf9>Q  
5. 返回解引用的类型。 \wCj$- ;Jt  
  operator*(单目) (8?t0}#t  
6. 返回地址。 W|NzdxCY  
  operator&(单目) X)e6Y{vO  
7. 下表访问返回类型。 9jDV]!N4  
  operator[] +6B(LPxgP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \tye:!a?;@  
  operator<<和operator>> _'ltz!~  
m>x.4aO1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 k_r12Bu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pD9*WKEf*  
yc8iT`  
template < typename Left > (*;b\h  
struct value_return <K=:_  
  { O"<D0xzF?  
template < typename T > 0vbn!<:  
  struct result_1 MBIt)d@Ix  
  { N|O/3:P<,U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N$aLCX  
} ; T6=c9f?7  
RI!!?hYm  
template < typename T1, typename T2 > EFW'D=&h8  
  struct result_2 <ap%+(!I  
  { ^o,P>u!9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V k5}d[[l  
} ; f$Nz).(  
} ; MRxzOs  
sTP`xaY  
Wrf('  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KqG:o+V=  
J/>Y mi,  
下面我们来剥离functor中的operator() =5 l7{i*`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #(j'?|2o%  
^ b{0|:  
return l(t) op r(t) 6%sX<)n%]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -%E+Yl{v  
return op l(t) y))d[ 1E  
return op l(t1, t2) mDEO$:A  
return l(t) op Di5eD,N  
return l(t1, t2) op dZFf /BXU  
return l(t)[r(t)] U$Z)v1&{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >'iXwe-  
LX[<Wh_X(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L:nZ_O;  
单目: return f(l(t), r(t)); pUutI|mt/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bgq/]fI}  
双目: return f(l(t)); J.W0F #?  
return f(l(t1, t2)); X,y0 J  
下面就是f的实现,以operator/为例 qF C0$:z&  
u|&"l  
struct meta_divide as=Z_a:0N  
  { ghq[oK  
template < typename T1, typename T2 > [v ( \y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XZde}zUWn  
  { \B/ +.\  
  return t1 / t2; lqh+yX%*  
} `n7*6l<k~4  
} ; P /|2s  
J5e  
这个工作可以让宏来做: '=C)Hj[D  
c}v>Mx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }iZO0C  
template < typename T1, typename T2 > \ 2L Kpwz?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L}Nc kL  
以后可以直接用 P>n}\"z4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qIIc>By(\"  
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 g\^7Q  
(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。。。) "i0{E!,XL  
0aj4.H*%  
gg $/  
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 TR}ztf[e  
3}*)EC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8 :B(}Y4K  
class unary_op : public Rettype -7{qTe {  
  { 9>?3FMKdY  
    Left l; )RV.N}NU  
public : <*k]Aa3y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uU_lC5A|  
;%wQnhg  
template < typename T > 'b(V8x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4UP#~  
      { 6?\X)qBI  
      return FuncType::execute(l(t)); 0} v_usP  
    } $p? gai{o  
Cn+'!?!d,  
    template < typename T1, typename T2 > 1?+%*uoPX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const is`O,Met  
      { ip.aM#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ${fJ]  
    } o&WKk5$  
} ; 'PiQ|Nnb|  
bDK%vx!_  
4'EC(NR7N  
同样还可以申明一个binary_op ,F^Rz.  
>Z%qkU/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X'[93 C|K  
class binary_op : public Rettype sX_6qKUH  
  { a(cZ]`s]*  
    Left l; JSO'. [N  
Right r; Ujb7uho  
public : luLt~A3H$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3pQ^vbQ"  
]rAaErB';  
template < typename T > N-C=O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; <^t)8E  
      { eD<Kk 4){  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -bJC+Yn  
    } lJ y\Ky(*  
A\xvzs.d  
    template < typename T1, typename T2 > ftr?@^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )o51QgPy  
      { #21t8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3/d`s0O  
    } Dq$co1eT  
} ; qC|$0  
q,ur[ &<  
JIJ79HB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j=>:{`*c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /U1&#"P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w]-,X`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H<YhO&D*u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  v7Q=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6xfG`7Az  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "V7 SB   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) s01W_P.@R  
下面是修改过的unary_op {Kdr-aC  
vBRW5@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s"jNS1B  
class unary_op T][r'jWQ  
  { cx_.+R  
Left l; aNcuT,=(?8  
  m`3Mev  
public : g#Doed.30=  
Z#Q)a;RA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xW hi>  
a d,0*(</  
template < typename T > c+_F}2)  
  struct result_1 '5:P,1tW U  
  { 6e%|.}U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]E8S`[Vn  
} ; yEvuTgDv  
S zqY@  
template < typename T1, typename T2 > BkO)hze  
  struct result_2 C{"uz_Gh  
  { ?:8wDV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M?yWFqFt9m  
} ; ? FlV<nE"J  
h_w_OCC&2  
template < typename T1, typename T2 > zc,kHO|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T d6Gu"  
  { kJy bA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,vN0Jpf}\8  
} \q |n0>  
9S _N*wC.  
template < typename T > }'o[6#_*X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vU|.Gw  
  { 8N58w)%7`  
  return OpClass::execute(lt(t)); xUG:x4Gz+  
} 4h[S`;D0Vf  
RR 8Z 9D;  
} ; Nvef+L,v  
y 8./)W&/  
TNvE26.(  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q302!N  
好啦,现在才真正完美了。 I{V1Le4?  
现在在picker里面就可以这么添加了: %s#`i$|z*n  
>Za66<:  
template < typename Right > (ex^=fv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const guD?~-Q  
  { lQ}e"#<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _:tclBc8R  
} HOb-q|w  
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。 H=7z d|W  
o`@B*, @  
JW5SBt>  
kOe~0xoT@u  
.W>8bg'u9  
十. bind 7%(|)3"V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B-OuBS,fwC  
先来分析一下一段例子 T21SuM  
0H V-e  
&M,"%w!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BBg&ZIYEh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F[ Itq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P'nbyF  
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。 })l+-H"  
我们来写个简单的。 yk5T"# '+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h)M9Oup`  
对于函数对象类的版本: vd5"phn 3  
3x 9O(;k  
template < typename Func > Oc]&1>M  
struct functor_trait I:~L!%  
  { p,?8s%  
typedef typename Func::result_type result_type; '9,14e6   
} ; J-W, ^%  
对于无参数函数的版本: Y=gj{]4  
[xXml On!  
template < typename Ret > \w 6%J77  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z {ntF  
  { X-Sso9/q.  
typedef Ret result_type; EO|r   
} ; ))n7.pB9/  
对于单参数函数的版本: o(W|BD!  
mne^P SI:  
template < typename Ret, typename V1 > %qzpt{'?<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u+]v. Mt  
  { |wf:|%  
typedef Ret result_type; zS:89y<  
} ; lPS A  
对于双参数函数的版本: t9&z|?Vz  
ou44vKzS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kWfNgu$xK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NgKbf vt  
  { %J `;  
typedef Ret result_type; xDBEs*  
} ; F<?e79},`  
等等。。。 I`44}oJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XM/P2=;  
1K'0ajl1A  
template < typename Func > q{UP_6O F  
struct func_return m_H$fioha,  
  { R]%ZqT{PS  
template < typename T > D PnKr/  
  struct result_1 {uO8VL5+Qx  
  { /KEPPp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tk-PCra  
} ; ?lb1K'(  
Gvt.m&_  
template < typename T1, typename T2 > *seKph+'c  
  struct result_2 KQ/v](7 7  
  { *DX6m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y*``C):K%  
} ; wLD/#Hfi7  
} ; [;VNuF  
_Z6/r^c  
r0kA47  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &86km FA  
1){1 HK  
template < typename Func, typename aPicker > +a sJV1a  
class binder_1 t8s1d  
  { l)z15e5X  
Func fn; Q8M&nf  
aPicker pk; nJ4h9`[>V  
public : IxCEE5+`%  
.i/]1X*;r^  
template < typename T > (0W%Y Z!&  
  struct result_1 ,"PwNv  
  { iQ-;0<=G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n?pCMS|  
} ; wC BL1[~C  
UTUIL D  
template < typename T1, typename T2 > }se)=7d8 Z  
  struct result_2 #hd<5+$U}l  
  { JBE'B Q@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /,5`#Gte_  
} ; >w9)c|  
q4 'x'8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |Xd[%W)  
z$-/yT"M  
template < typename T > "JVz v U]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +M@G 8l  
  { m[oe$yH  
  return fn(pk(t)); _89 _*t(  
} SlZL%C;  
template < typename T1, typename T2 > `+B+RQl}[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9;Wz;p  
  { qB]z"Hfq,  
  return fn(pk(t1, t2)); dWD,iO_"@  
} $EviGZFAaR  
} ; ~<v.WP<:  
yL.si)h(p  
yixW>W}  
一目了然不是么? WGG|d)'@  
最后实现bind A>>@&c:(  
NfR,m ]  
2t[c^J  
template < typename Func, typename aPicker > =JO|m5z8>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <l wI|<  
  { 9aZ3W<N`M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l,*Q?q  
} 7@EYF  
YhLtf(r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {,APZ`q|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gSR&CnqZ<  
z8Dn<h  
十一. phoenix AV d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m1F<L  
tsfOPth$*  
for_each(v.begin(), v.end(), .[2MPjg  
( >+vWtO 2  
do_ A$XjzTR  
[  h *%T2  
  cout << _1 <<   " , " &p ;};n  
] ;xB"D0~,1  
.while_( -- _1), D<++6HN&#  
cout << var( " \n " ) f!LZT!y  
) >j`*-(`2fa  
); i;)g0}x`  
0BaL!^>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: j{U-=[$'  
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 'R]Z9h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M5ZWcD.1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q`$QroZT"  
xo@N~  
%m+MEh"b5  
template < typename Cond, typename Actor > m\Tq0cT$  
class do_while $d8A_CUU  
  { -'}iK6  
Cond cd; ['s_qCA[  
Actor act; mH{cGu?  
public : lf|^^2'*2<  
template < typename T > uhc0,V;S  
  struct result_1 G=nFs)z  
  { M\v4{\2l0  
  typedef int result_type; /$eEj  
} ; E0O{5YF^T  
FJU)AjS~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =dA T^e##  
(ZEVbAY?i  
template < typename T > |%RFXkHS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GU[ Cq=k  
  { !@YYi[Gk  
  do iT5H<uS  
    { 0a'@J~v!  
  act(t); ~!&[;EM<bm  
  } A+F-r_]}db  
  while (cd(t)); yPQ{tS*t  
  return   0 ; (B$FX<K3  
} *e>:K$r  
} ; e0$mu?wd-  
bR8)s{p6  
SD.ze(P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .<NXk"\!y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w`7l ;7[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c=b\9!hr_E  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YKx0Zs  
下面就是产生这个functor的类: ;XtDz  
]cA~%$c89s  
I9Sh~vTm=u  
template < typename Actor > h{JVq72R  
class do_while_actor ^|K*lI/  
  { F Q k;  
Actor act; AQV3ZVP  
public : ncA2en?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hT]p8m aRZ  
{(q U n  
template < typename Cond > ;< ][upn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;C{_T:LS  
} ; aLq;a  
U^YPL,m1  
Hb$q}1+y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <5#e.w  
最后,是那个do_ [T^6Kzz  
c"$_V[m  
x!jhWX  
class do_while_invoker l )4OV>  
  { K@,VR3y /  
public : Iymz2  
template < typename Actor > <?g{Rn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jl@8pO$  
  { ,-"]IR!,w  
  return do_while_actor < Actor > (act); ( BGipX4  
} \wCL)t.cX  
} do_; dkLR Q   
B dKwWgi+a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? **"P A8   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?l(hS\N,  
最后来说说怎么处理break和continue Q4PXC$u  
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。 Ygl!fC 4b  
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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