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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {i`BDOaL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V+cHL  
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, j<wWPv  
RcMW%q$dG  
*W%HTt"N  
l`fjz-eE  
  class filler h#'(UZ  
  { 1}B W   
public : F;5.nKo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} } 3 RqaIY}  
} ; =w_y<V4  
X=mzo\Aos  
+n9]c~g!T0  
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: bgL`FW i3  
;' YM@n  
]X;Ty\UD&  
_U%!&_m6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?VO*s-G:J  
M*}C.E!  
pZ%/;sxYa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 95[yGO>ZYz  
~'=s?\I  
ko $bCG%  
9bq#&~+  
二. 战前分析 !+=jD3HTJ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?4(uwX p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a[[u>oHyd  
j*rra  
f-tjMa /_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %'%r.  
  /* --------------------------------------------- */ h 5t,5e}  
vector < int *> vp( 10 ); `lqMifD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <s)+V6 \E  
/* --------------------------------------------- */ FsTE.PT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qun#z$  
/* --------------------------------------------- */ $xa#+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7V%}U5  
  /* --------------------------------------------- */ CKmoC0.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MjQKcL4%7  
/* --------------------------------------------- */ Vq -!1.v3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p p9Gzn C  
/{\tkvv-Z  
>A7),6  
a>(LFpVk}  
看了之后,我们可以思考一些问题: `BdZqXKG  
1._1, _2是什么? .~4%TsBaY  
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。 wJ/k\  
2._1 = 1是在做什么? e(O"V3wq*6  
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。 !!%vs 6  
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。 u B~/W  
$DJp|(8  
+^1H tI|y  
三. 动工 p&_Kb\} U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L'`W5B@  
aM,>LKNbQ  
GG/~)^VMe  
0<Vw0%!  
template < typename T > @ {j'Pf'  
class assignment v@&&5J|  
  { ijw'7d|,  
T value; 0jro0f'  
public : yOxJx7uD  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]}<wS ]1  
template < typename T2 > ?tQUZO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "AS;\-Jk  
} ; GX4# IRq  
g0 \c  
,3qi]fFLMe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7ZI!$J|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .zAB)rNc |  
EXK~Zf|&Z  
L ![bf5T  
X48Q{E+  
  class holder A?06fo,  
  { =.#*MYB.l  
public : 9(dbou  
template < typename T > .-k\Q} D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o;7!$v>uK  
  { LZqx6~]O  
  return assignment < T > (t); GE\@mu *pO  
} 2v0lWO~c7z  
} ; \Se>u4~L  
BXiuVx  
7N+No.vR.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uZ&,tH/  
Ia*eb%HG  
  static holder _1; 6! \a8q'z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _S7GkpoK  
~Yv"=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WFocA:  
而不用手动写一个函数对象。 <VS\z(K  
U{"&Jj  
Wo<zvut8  
m/5:-xL31  
四. 问题分析 B<T wTv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O%AQ'['  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3b (I~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 79AOvh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  P 1X8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `r & IA  
>j{phZ  
五. 问题1:一致性 DB-4S-2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| we9R4 *j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #qi@I;;t  
m2AA:u_*j  
struct holder 8p  }E  
  { i:0~%X  
  // bEfxu;Su 3  
  template < typename T > UxzZr%>s  
T &   operator ()( const T & r) const oIdMDp^$  
  { 1tHTjEG4^3  
  return (T & )r; 8QV+DDZx  
} -8X* (7  
} ; \/*r45!  
q %i2' yE  
这样的话assignment也必须相应改动: `PnB<rf:*1  
~Aq;g$IJZ  
template < typename Left, typename Right > NYz{ [LM  
class assignment e*;-vS9H  
  { 7_)'Re#  
Left l; :(VD<"X  
Right r; y+\nj3v6  
public : d\WnuQR[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZC'(^liAp  
template < typename T2 > M]oO1GM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3de<H=H'  
} ; +]*4!4MK6  
WUkx v*  
同时,holder的operator=也需要改动: 5K|1Y#X  
Q7zg i  
template < typename T > ABvB1[s#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |Tuk9d4]  
  { a938l^@;s8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rIR~YMv!  
} R@-rc|FunJ  
Fr?o 4E6h  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g|tnYN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n KC$ KC  
>_XRh  
return l(rhs) = r; YIGQDj@  
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。 );$_|]#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f8'D{OP"G  
r%A-  
template < typename Tp > c&z@HEzV7  
class constant_t vG`R.  
  { _ #288`bU  
  const Tp t; .YKqYN?y4  
public : C vfm ,BL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dp\pkx7  
template < typename T > M^DYzJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {SVd='!V  
  { `6koQZm  
  return t; D6@c&  
} rTT Uhd  
} ; %b<cJ]F  
?NoG.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V\r!H>  
下面就可以修改holder的operator=了 WQv%57+  
@U08v_,  
template < typename T > 3Z;`n,g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p"EQ6_f  
  { gF,9Kv~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9#L0Q%,*  
} 9E~=/Q=  
#u`i4  
同时也要修改assignment的operator() (9$z+Zmm?  
MX2 Zm  
template < typename T2 > //S/pCqED  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NPF"_[RoeV  
现在代码看起来就很一致了。 MgyV {`  
*J,VvO 9  
六. 问题2:链式操作 T!u&r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EUevR/S  
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;KQ3.Fa}q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wGD*25M7$  
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。 Li)rs<IX;m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o<Hk/e~  
{Hg.ctam  
template < typename T > [Zc8tE2oN  
struct result_1 U[1Rw6  
  { Ze_4MwC W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N# $ob 9  
} ; &g%9$*gmT  
;DbEP.%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: xwoK#eC~ F  
( `T;nz  
template < typename T > #m [R1G#  
struct   ref s>hNwb/  
  { *\><MXx  
typedef T & reference; 8i"v7}  
} ;  _dCdyf  
template < typename T > eK[8$1  
struct   ref < T &> YQGVQ[P  
  { OOJg%y*H  
typedef T & reference; BnJpC<xm  
} ; r/o1a't;  
uL| Wuq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o6L\39v_  
hq[;QF:B  
template < typename T > }n/6.%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W u?A} fH  
  { !c+,OU[  
  return l(t) = r(t); EY'kIVk  
} /Ilve U`E  
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。 2H+!78  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _M[@a6?  
p,#t[K  
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 ypyqf55gK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N 0<([B;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W6STjtT3P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ((OQs.  
最后的布局是: /o@6? UH  
                Add 2ZUI~:U Z  
              /   \ jD]Ci#|W  
            Divide   5 2Iv&XxSo  
            /   \ vKrOIBP  
          _1     3 K[{hh;7  
似乎一切都解决了?不。 dQW=k^X 'U  
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。 C]/]ot0%t  
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。 mmSC0F  
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: oN3DM;  
"&!7wH ,A  
template < typename Right > c:? tn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 02+ k,xFb  
Right & rt) const UYOveQ;  
  {  rvP Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MPaF  
} `p qj~s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~@Yiwp\"  
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。 +r8:t5:/I  
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。 xLX2F   
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。 Z9S5rPHEL  
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。 e'"2yA8dh"  
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? N>a. dYXr  
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: ?xkw~3Yfi  
~O|g~H5;  
template < class Action >  8kn> ?  
class picker : public Action aL?+# j^"  
  { /?(\6Z_A  
public : 6b!F7ky g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tNk.|}  
  // all the operator overloaded lk/T| 0])  
} ; vMD%.tk  
9x4%M&<Z9a  
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。 Mk=M)d`  
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: r1pj-   
{S l#z }@s  
template < typename Right > ,Q%q!#@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z?Hi u6c-  
  { /2s=;tA1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D^m`&asC  
} . {\lbI  
nr*nX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ORCG(N  
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。 $%:=;1Jl  
\ t=ls  
template < typename T >   struct picker_maker [ :Upn)9  
  {  ,>C`|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;*J_V/&?  
} ; VWLqJd>tr1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yee% <<S  
  { )c6t`SBwi  
typedef picker < T > result; @XJzM]*w&  
} ; '}$]V>/  
r(qw zUI  
下面总的结构就有了: }F B]LLi  
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。 iNO}</7?  
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。 v~B "Il  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )I{~Pcq  
至此链式操作完美实现。 s* ;rt  
Z=KHsMnB  
;L`NF"  
七. 问题3 GZq~Pl  
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。 - f&m4J} E  
NsJ]Tp5!  
template < typename T1, typename T2 > $*\G Z$y>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /s~(? =qYH  
  { u-/5&Endb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c'!+]'Lr  
} Vb57B.I  
XI5TVxo(q  
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: q2{Aq[  
$wm.,Vb  
template < typename T1, typename T2 > N9S?c  
struct result_2 >2^|r8l5  
  { <V b SEi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S%Bm4jY  
} ; l_lK,=cLj+  
a#pM9n~a  
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? -J& b~t@  
这个差事就留给了holder自己。 W Te1E,M  
    AqZ()p*z  
)x<oRHx]  
template < int Order > hy}n&h  
class holder; n/ CP2A  
template <> SHA6;y+U/~  
class holder < 1 > [QZ8M@Gty#  
  { p=T6Ix'_2e  
public : BD_"w]bqD  
template < typename T > IW>\\&pJ  
  struct result_1 8ioxb`U  
  { Ib}~Q@?2  
  typedef T & result; IM(=j  
} ; D:56>%y@  
template < typename T1, typename T2 >  _(_U=  
  struct result_2 Q2LAXTF]y  
  { K&IHt?vh!  
  typedef T1 & result; Y$4dqn  
} ; X[E!q$ag  
template < typename T > &0Bs?oq_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H1or,>GoO  
  { #I-qL/Lm  
  return (T & )r; E]gy5y  
} cs-dvpMZ  
template < typename T1, typename T2 > vO 3-B   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yyv<MSU8  
  { '{F Od_uk%  
  return (T1 & )r1; VthM`~3  
} 8eDKN9kq  
} ; d-ML[^G  
Fu*Qci1Z  
template <> E/Adi^  
class holder < 2 > /zTx+U.\I  
  { oFDJwOJ'Bj  
public : !4"<:tSO  
template < typename T > jlM %Y ZC  
  struct result_1 [E:-$R  
  { rXF=/  
  typedef T & result; (@3?JJ]1  
} ; r34 GO1d  
template < typename T1, typename T2 > J]gtgt^   
  struct result_2 ZK?:w^Z  
  { ,/Yo1@U  
  typedef T2 & result; )%Lgo${[;  
} ; _n12Wx{  
template < typename T > FX&)~)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p}MH LM  
  { :}+m[g  
  return (T & )r; `XK+Y  
} yoVN|5  
template < typename T1, typename T2 > be(p13&od  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |>Wi5h{6X  
  { x-Fl|kwX.5  
  return (T2 & )r2; QV*W#K\7q  
} qy,X#y'FuE  
} ; _Z3_I_lW  
Jh`6@d  
.{Df"e>  
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> >。 >vk?wY^f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9 Xx4,#?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S+M:{<AR  
n||!/u)*  
return l(i, j) = r(i, j); <^YZ#3~1T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Sp~gY]:  
2\L}Ka|v  
  return ( int & )i; hZDv5]V:0  
  return ( int & )j; nk+*M9r|I  
最后执行i = j; xyaU!E*  
可见,参数被正确的选择了。 SO}en[()O  
m9li%p  
Nbm=;FHB`  
c[E>2P2-_  
MnT+p[.  
八. 中期总结 jY8u1z  
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: QAK.Qk?Qu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +{/*P 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SPY4l*kX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f')3~)"  
iT"H%{+~  
@V5'+^O  
a&~]77)  
)`gE-udR  
#^;^_  
九. 简化 8- ]7>2?_  
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。 (??|\ &DTi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sow/JLlbC  
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: "K$ y(}C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \`:LPe  
  +-*/&|^等 ICI8xP}a?  
2. 返回引用。 * S>,5R0k  
  =,各种复合赋值等 fP 5!`8  
3. 返回固定类型。 ?.&?4*u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tmf= 1M  
4. 原样返回。 wJF Fg :  
  operator, > [|SF%  
5. 返回解引用的类型。 s7#|'jhZt  
  operator*(单目) DozC>  
6. 返回地址。 uyDYS  
  operator&(单目) 4!r> ^a  
7. 下表访问返回类型。 ;r XhK$  
  operator[] %D:5 S?{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4uUR2J  
  operator<<和operator>> )B' U_*  
`O/RNMaC  
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。 m K@a7fF?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v__;oqN0  
: j m|)  
template < typename Left > k<3 _!?3  
struct value_return B(%bBhs  
  { G ]mX+?  
template < typename T > .cX,"2;n  
  struct result_1 lZup n?  
  { hrr;=q$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E~|`Q6&Y  
} ; (B zf~#]~  
 YErn50L  
template < typename T1, typename T2 > 7F{=bL  
  struct result_2 WsCzC_'j.  
  { ^2PQ75V@.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l C|{{?m  
} ; +/Lf4??JV  
} ; xR, ;^R|C  
R.)U<`||  
!jDqRXi(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :`ysq  
w5(GRAH  
下面我们来剥离functor中的operator() Z0e+CEzq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HG%H@uK  
/fM6%V=Y  
return l(t) op r(t) |k4ZTr]?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q61 rNOw_  
return op l(t) =w.#j-jR  
return op l(t1, t2) g loo].z  
return l(t) op '#.:%4  
return l(t1, t2) op uGQCW\!"4  
return l(t)[r(t)] ka&-tGg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uXNf)?MpA  
VM3H&$d(h  
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: NOa.K)^k  
单目: return f(l(t), r(t)); oLn| UWe_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Te#wU e-|  
双目: return f(l(t)); V6d*O`  
return f(l(t1, t2)); +Hb6j02#  
下面就是f的实现,以operator/为例 G\H@lFh  
@$79$:q N  
struct meta_divide 4[!&L:tR  
  { x./jTebeO  
template < typename T1, typename T2 > ma }Y\(38  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2/B Flb  
  { #1zWzt|DW  
  return t1 / t2; _+8$=k2nM  
} }# -N7=h  
} ; 9_ Qm_  
<][|,9mw  
这个工作可以让宏来做: ANCgch\  
{Pg7IYjH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V]PTAhc  
template < typename T1, typename T2 > \ $XI5fa4Tt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pKMf#)qm  
以后可以直接用 7@vc Qv kC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *k'9 %'<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F ,{nG[PL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) jq["z<V )x  
PSHs<Z47  
A}\Rms 2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !@/?pXt|  
S&]:=He  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @ z#k~  
class unary_op : public Rettype EW4XFP4 c  
  { #IBBaxOk  
    Left l; ?V[yw=sl04  
public : zPV/{)S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G-n`X":$DT  
SQ5*?u\  
template < typename T > } 2)s%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+0)l:{.  
      {  fV}\  
      return FuncType::execute(l(t)); m ]K.0E  
    } =10t3nA1$  
-"a+<(Y  
    template < typename T1, typename T2 > & ,&+/Sr11  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @R2|=ox  
      { \hM6 ykY-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +nMgQOs  
    } #K*d:W3C  
} ; +d6E)~qKL  
rP`\<}a.  
u>S&?X'a  
同样还可以申明一个binary_op VY _(0  
hkU# lt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ky nZzR  
class binary_op : public Rettype \k1Wh-3  
  { Gcs+@7!b  
    Left l; 5Ij_$a  
Right r; *=/XlSWF  
public : 7FDraEr#f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T>uLqd{hH  
)cqhbR  
template < typename T > syZ-xE]}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b vu` =  
      { yJp& A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W: ?-d{  
    } WejY b;KS  
W&!Yprr  
    template < typename T1, typename T2 > 2qr%xK'^B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N'`*#UI+  
      { n1ED _9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QHs]~Ja  
    } 5h> gz  
} ; %?wuKZLnc  
N{ 9<Tf*  
6U /wFT!7$  
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 a|7V{pp=M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H1?1mH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K5.C*|w  
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。 iuHG9#n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;%jt;Xv9  
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。。。 /BIPLDN6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 If&p$pAH?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) C3_*o>8  
下面是修改过的unary_op {9l4 pT3  
gN]`$==c[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MW$9,[  
class unary_op )@Zel.XD  
  { "7<4NV@yQ  
Left l; X&lkA (  
  ,DE%p +q  
public : -%N (X8  
tRv#%>fj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XW#4C*5?d  
[]2GN{m  
template < typename T > z H \*v'  
  struct result_1 e.jgV=dT-  
  { !J71[4t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p~mB;pZ%;  
} ; WWO jyj  
MYx*W7X  
template < typename T1, typename T2 > F@I_sGCcb  
  struct result_2 Va 5U`0  
  { Yr31GJ}K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SUVr&S6Nk  
} ; & aLR'*]6  
OKU P  
template < typename T1, typename T2 > !.J~`Y'd_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;% !?dH6  
  { ;dWqMnV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 53T2w,?  
} 2~@=ua[|=5  
sS|zz,y  
template < typename T > 4Ek< 5s[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YW}/C wB  
  { an7N<-?  
  return OpClass::execute(lt(t)); f@}(<#  
} o+t?OG/0  
M)xK+f2_[  
} ; )b7mzDp(  
dG rA18  
p>zE/Pw~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g<C})84y3  
好啦,现在才真正完美了。 z]WT>4  
现在在picker里面就可以这么添加了: CeJ|z {F\  
 A:!{+  
template < typename Right > >r*Zm2($MR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s=nds"J  
  { kp$ILZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #X8[g_d/  
} TXaXJIp  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B';Ob  
]@P*&FRcZ  
DEs?xl]zO  
/{U{smtdFl  
`WB|h)Y  
十. bind l>iU Q&V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  @bx2=  
先来分析一下一段例子 m\>x_:sE  
x -!FS h8q  
?gtkf[0B|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fkG8,=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8j$q%g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4 5lg&oO  
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。 tWiV0PTI  
我们来写个简单的。 CQ`(,F3(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $>UzXhf}\  
对于函数对象类的版本: Jc)1}  
XJ\q!{;h  
template < typename Func > 5Z[ D(z  
struct functor_trait J$Q-1fjj  
  { E)P1`X  
typedef typename Func::result_type result_type; T82_`u  
} ; YZ>cE#  
对于无参数函数的版本: g)9/z  
,54<U~Lg:  
template < typename Ret > GN<I|mGLJK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 39j d}]e  
  { ]| y H8m  
typedef Ret result_type; twtDyo(\  
} ; ,fw[J  
对于单参数函数的版本: H1[aNwLr  
zi ,Rk.  
template < typename Ret, typename V1 > h[]N=X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *LRGfk+h  
  { :t qjm:  
typedef Ret result_type; l 3K8{HY  
} ; nf4 P2<L!  
对于双参数函数的版本: IMZKlU3  
.{ -yveE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B<LavX>F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C\^K6,m5  
  { I/aAx.q  
typedef Ret result_type; h 3&:"*A2  
} ; )rj mJ  
等等。。。 [}2.CM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N::;J  
mSfhl(<L  
template < typename Func > l.x }I"tf  
struct func_return i[pf*W0g  
  { /aqN`  
template < typename T > )ta5y7np  
  struct result_1 6dL>Rzl$Dk  
  { qt(:bEr^6b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @:&+wq_>A^  
} ; 1l_}O1  
j,xPN=+hT  
template < typename T1, typename T2 > }gW/heUE  
  struct result_2 F4x7;?W{*  
  { FW DuH`-5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O+?zn:  
} ; kPH^X}O$  
} ; v8Zg og)V  
 >Gu0&  
,NEs{! T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3kCbD=yF  
Y14R"*t~  
template < typename Func, typename aPicker > Wu( 8 G  
class binder_1 `tG_O  
  { s vb4uvY  
Func fn; Rda1X~-g  
aPicker pk; j>xVy]v=|  
public : fWyDWU  
:dN35Y]a  
template < typename T > !&O/7ywe  
  struct result_1 A#X.c=  
  { *BsDHq-F~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `M ygDG+u  
} ; d~jtWd|?  
aT#{t {gkA  
template < typename T1, typename T2 > hPz df*(8  
  struct result_2 {*;]I?9Al  
  { C..2y4bA}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OLNn3 J  
} ; "t:.mA<v  
Q!X_&ao )O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 51qIo4$  
^-GX&ODa  
template < typename T > \>Rwg=Lh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yH%+cmp7  
  { lE)rRG+JLW  
  return fn(pk(t)); ]HV~xD7\  
} eCIRt/ uA  
template < typename T1, typename T2 > npcBpGL{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D?}m h1#  
  { yvWzc uL#  
  return fn(pk(t1, t2)); IS2Ij  
} ; axa ZV  
} ; K#UA M .  
-`dxx)x  
urXb!e{l  
一目了然不是么? 3>9dJx4I  
最后实现bind #IaBl?}r^  
$Kz\ h#}  
NB5L{Gf6-  
template < typename Func, typename aPicker > OF<n T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @MZ6E$I  
  { x;FO|fH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 62)lf2$1  
} QP5:M!O<)  
xrVZxK:!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S~rVRC"<xo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aC yb-P  
.;Utkf'I  
十一. phoenix Z#Zzi5<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4zqE?$HM'  
\kV7NA  
for_each(v.begin(), v.end(), uP{+?#a_-\  
( P}+|`>L  
do_ }'V'Y[  
[ ,rFLpQl  
  cout << _1 <<   " , " vg:J#M:  
] .l( r8qY#  
.while_( -- _1), b6!Q!:GO&  
cout << var( " \n " ) )fd-IYi-3  
) Rhv".epz  
); t6bWSz0  
I0l.KiBm  
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: nhP~jJn  
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 2gL[\/s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /ik)4]>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jO&f*rxN  
9S H<d)^  
Gp ^ owr  
template < typename Cond, typename Actor > ( #-=y~%  
class do_while Og$eQS  
  { }`9fZK{. @  
Cond cd; e(n2+S#N  
Actor act; RM^?&PM85  
public : 0$"Q&5Y  
template < typename T > Nx4DC  
  struct result_1 c ;21i;&,9  
  { `! ,\kc1  
  typedef int result_type; BBU84s[  
} ; R5NRCI  
7<R6T9g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C*{15!d:G  
HV*:<2P%D  
template < typename T > vN0L( B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a(x.{}uG,  
  { }uvKE|umj  
  do U| 41u4)D  
    { 0K$WSGB?6j  
  act(t); 0l(E!d8&'  
  } 2yJ7]+Jd7Y  
  while (cd(t)); KtfkE\KP  
  return   0 ; 3)C6OF>7  
} nz&b5Xb2  
} ; dEQReD  
|%:q hs,  
)~?S0]j}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !X\sQNp  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0{"dI;b%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 } Jdh^t.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yRq8;@YGY  
下面就是产生这个functor的类:  u]1-h6  
AF*ni~  
*C3uMiz  
template < typename Actor > oz\{9Lwc  
class do_while_actor 1F3QI|  
  { M5T=Fj86  
Actor act; :\1rQT  
public : PUQ_w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f*|8n$%   
%)<oX9E  
template < typename Cond > OUlxeo/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I*+LJy;j  
} ; )I Y 5Y  
XDP6T"h  
r|\5'ZMx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %67G]?EXB  
最后,是那个do_ ?b*/ddIs  
EaM"=g  
 r21?c|IP  
class do_while_invoker @wYQLZ  
  { _ bXVg3oDt  
public : Qb6QXjN Q  
template < typename Actor > (6ohrM>Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &# vk4C_8m  
  { DJ1XN pm  
  return do_while_actor < Actor > (act); b[{m>Fa+o#  
} 4hsPbUx9  
} do_; /@9-!cL  
.^[fG59  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Jo7fxWO_g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DU/9/ I?~  
最后来说说怎么处理break和continue 2_oK 5*j  
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。 Zzw}sZ?8  
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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