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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S`pBEM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 szGGw  
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, Y(F>;/AA  
eS/Au[wS  
"Z)zKg  
Yht |^ =a  
  class filler Z $Fm73  
  { ..Bf-)w  
public : Xxr"Gc[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ud)2Mq1#M  
} ; +%R{j|8#  
t6Nkv;)>@  
(?1/\r  
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: i-,_:z=J  
)6{,y{5!  
x9\]C' *sO  
={\9-JJhE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T 3 <2ds  
b<j*;n.  
5M\bH'1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f&!{o=  
|: pBk:  
Y_/w}HB  
|O{kv}Y Z  
二. 战前分析 Y'yGhpT~  
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。 M8${&&[;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t8.^YTI  
Bdm05}c@u  
~uu{ v')  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ /)%s3  
  /* --------------------------------------------- */ L:7 kp<E  
vector < int *> vp( 10 ); TGGbO:s3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3&zcdwPj  
/* --------------------------------------------- */ |?t}7V#[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {_ {zs!r  
/* --------------------------------------------- */ vngn^2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xM$AhH  
  /* --------------------------------------------- */ qVE <voB8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R|[gEavFl  
/* --------------------------------------------- */ gP`CQ0t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d "25e"(~F  
S5[}kfe  
 ?%*p!m  
HjY! ]!4p  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7*>,BhF#  
1._1, _2是什么? K{0 gkORF  
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。 f@0Km^aUc  
2._1 = 1是在做什么? "EnxVV  
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。 VjJ}q*/3e  
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。 |eK^Yhym  
wQYW5X  
f1|&umJ$  
三. 动工 =g$%jM>35  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cToT_Mk  
^bECX<,H  
iN1_ T  
_Uhl4Mh  
template < typename T > rC6@ ]  
class assignment L,sFwOWY  
  { \5fvD8>H  
T value; 0+NGFX \p  
public : x{S2   
assignment( const T & v) : value(v) {} ,Bl_6ZaL  
template < typename T2 > ;0-R"c)-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *d:$vaL  
} ; 5C-XQS1  
e6Kyu*  
QObHW[:F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5ljEh -  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Esf\Bo"  
bycnh  
Zou;o9Ww  
a~Yq0d?`D  
  class holder 4xgfm.9I^  
  { vw :&c.zd  
public : !ezy  v`  
template < typename T > Ks-$([_F   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n$<n Yr`X  
  { 6foiN W+  
  return assignment < T > (t); *RFBLCt  
} r-,u)zf"  
} ; *9 (E0"  
r |2{( +  
c"P:p%\m&u  
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: S}6xkX  
LeYI<a@n@$  
  static holder _1; :(;ho.zz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $Y8iT<nP  
_gQ_ixu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ) .W0}  
而不用手动写一个函数对象。 UL" M?).5  
KxDfPd+j[  
'?T<o  
g#o9[su  
四. 问题分析 6 2t 9SY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !J[!i"e  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3\K;y>NK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e8{!Kjiz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 );{76  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;#=y5Q4  
'`j MNKn\  
五. 问题1:一致性 Mg&<W#$K  
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?| DS;.)P"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cyB2=,  
BzTzIo5  
struct holder ie7P^:T|+  
  { Nt687  
  // dg&GMo  
  template < typename T > *A0*.>@N  
T &   operator ()( const T & r) const `E |>K\  
  { b{;LbHq+G  
  return (T & )r; (+(bw4V/  
} zEDN^K '  
} ; 9[h8Dy  
,fvhP $n  
这样的话assignment也必须相应改动: xW58B  
SDjJ?K  
template < typename Left, typename Right > omI"xx  
class assignment |{La@X  
  { `t+;[G>ZE  
Left l; # ELYPp]6  
Right r; %- Ga  ^[  
public : _O&P!hI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Aa^w{D  
template < typename T2 > 0@&/W-VXg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *vT Abk$   
} ; tv5N wM  
<DhuY/o  
同时,holder的operator=也需要改动: {Rn*)D9  
]PB95%  
template < typename T > 7Ac.^rv5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jWso'K  
  { MHS|gR.c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dRUmC H  
} H ahA} Q  
={50>WXE  
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。 P>Ru  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;8w CQ  
|}@teN^J*U  
return l(rhs) = r; bVr`a*EM  
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。 lU.aDmy<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |(uo@-U  
+pe\9F  
template < typename Tp > Gn;^]8d  
class constant_t <g64N  
  { IiV]lxiE]  
  const Tp t; QT4vjz+|  
public : WLH ;{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &:~9'-O  
template < typename T > cL4Xh|NBp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lYU?j|n  
  { df/7u}>9  
  return t; $5@[l5cJU;  
} ~xcU6@/  
} ; h<7@3Ur  
zr wzI+4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zuF]E+  
下面就可以修改holder的operator=了 lU`t~|>r+  
Q1!+wC   
template < typename T > L;=LAQ6[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4^!%>V"d/  
  { 10tTV3`IM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a[=ub256S  
} h]}DMVV]  
dwb^z+   
同时也要修改assignment的operator() T*k}E  
VRg y  
template < typename T2 > mqDI'~T9 u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yw\lNhoPS  
现在代码看起来就很一致了。 rpEN\S%7P  
E9]*!^=/  
六. 问题2:链式操作 PR%n>a#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +kq+x6&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 fFXnD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w`atk=K  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *P?Rucg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c`oW-K{  
vZPBjloT!.  
template < typename T > WsT   
struct result_1 W)L*zVj~  
  { pz"}o#R"x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hb1eEn  
} ; !1l~'/r  
I(b]V!mj:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: eKRE1DK  
ED>P>Gg  
template < typename T > 'Jd*r(2d  
struct   ref kpMo7n  
  { #!P>." .  
typedef T & reference; (/ -90u  
} ; sYB2{w   
template < typename T > "oh ;?gQ.  
struct   ref < T &> )!FheoR  
  { y s[z[  
typedef T & reference; znAo]F9=J"  
} ; k&npC8oA  
3;AJp_;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I~nz~U:ak  
Lzx2An@R  
template < typename T > spWo{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  }- wK  
  { ~VV$wU!A  
  return l(t) = r(t); cGlpJ)'-{  
} 8YQ7XB  
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。 `chD*@76I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =&m;5R  
2"WP>>b80  
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 ER;\Aes*?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @Thrizh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1/%5pb2\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BE!l{  
最后的布局是: SeLFubs_  
                Add T/:6Z  
              /   \ H(Y1%@  
            Divide   5 T=CJUla  
            /   \ %eGI]!vf  
          _1     3 !t?5U_on  
似乎一切都解决了?不。 b&'YW*W  
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。 #q5tG\gnM  
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。 nd w&F'.r  
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: >u]9(o7I  
((M>To_l  
template < typename Right > fh` }~ aQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z G`|)  
Right & rt) const V`G^Jyj  
  { '=J|IN7WT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )_}xK={  
} f/"IC;<~t>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FytGg[#]  
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。 2 ]n4)vv,  
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。 +`!>lo{X  
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。 j|{ n?  
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。 Q x&7Ceu"  
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? mZ.gS1Dq  
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: =h.` ey  
iDdR-T|  
template < class Action > PJ,G_+b!  
class picker : public Action (-VH=,Md  
  { dJ>tM'G  
public : B;nIKZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B7sBO6Z$J  
  // all the operator overloaded -fN5-AC  
} ; 40[@d  
0a1Mu>P,  
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。 0v``4z2Z  
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: 'r1X6?d J  
g"`jWSt7Q  
template < typename Right > 3N4kW[J2i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [WXcp1p  
  { <RcB: h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -h=wLYl@0i  
} '@5 x=>  
5?|y%YH;R\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %v UUx+  
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。 8"rK  
-![{Zb@  
template < typename T >   struct picker_maker V0n8fez b  
  { $QwzL/a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cfy9wD  
} ; ]hRs -x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L @J$kqWY  
  { UJjtDV3@_g  
typedef picker < T > result; JURg=r]LI  
} ; iF_u/#  
Y oZd,} i  
下面总的结构就有了: C~PP}|<~V  
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。 %&J`mq  
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。 #%{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %}unlSTPP  
至此链式操作完美实现。 }H/94]~tH  
e0IGx]5i  
QBA{*@ A-  
七. 问题3 Z{2QDjAI;  
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。 ,+x\NY2d  
hl2|Ec  
template < typename T1, typename T2 > @KJmNM1]V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &a6-+r  
  { X5= Ki $+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [ C!m,4  
} X?]Mzcu  
I<" UQ\)  
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: C;ME"4,(  
|w-s{L3@+  
template < typename T1, typename T2 > rEWuWv$  
struct result_2 "$q"Kilj%  
  { 2#8PM-3"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T0cm+|S  
} ; D\E"v,Y\+O  
~/Y8wxg  
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? QaXdO=3  
这个差事就留给了holder自己。 [=:4^S|M  
    N9vNSmm  
wQM( |@zE}  
template < int Order > )ri'W <l  
class holder; $?9u;+jIR  
template <> ]SN5 &S  
class holder < 1 > K3&k+~$  
  { 8jiBLZkRf  
public : k8cR`5 @PK  
template < typename T > 5nK|0vv%2  
  struct result_1 89W8cJ$yW  
  {  h}}7_I9  
  typedef T & result; "o@R}_4]q  
} ; -*2b/=$u  
template < typename T1, typename T2 > Q[lkhx|.B  
  struct result_2 &m{~4]qWpM  
  { #XNURj  
  typedef T1 & result; "*KOU2}C  
} ; "AIS6%,  
template < typename T > d8WEsQ+)A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & fnfuU$   
  { RG/P]  
  return (T & )r; Z7Nhb{  
} <!X]$kvG  
template < typename T1, typename T2 > V3axwg_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Q:?,  
  { #Zn+-Ih  
  return (T1 & )r1; .SBN^fq  
} dhuIVBp!!e  
} ; uuy0fQQ8ti  
- @KT#  
template <> j92+kq>Xd  
class holder < 2 > g}vU*g ;  
  { wD@ wOC  
public : $:?=A5ttuo  
template < typename T > %F<3_#Y  
  struct result_1 (e<p^T J]  
  { `2'*E\   
  typedef T & result; f&X M|Bg  
} ; 0b2;  
template < typename T1, typename T2 > 5'xZ9K  
  struct result_2 v^ 1x}  
  { {Hw$`wL  
  typedef T2 & result; =J )(=,  
} ; If|i `,Iy  
template < typename T > 1z3I^gI*i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1i Q(q\%  
  { 5zt5]zl'  
  return (T & )r; l_2YPon  
} h5))D!  
template < typename T1, typename T2 > +:z%#D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bv`3T Af2  
  { *yW9-(  
  return (T2 & )r2; +R31YR8C0  
} ZaFqGcS~  
} ; UZE%!OWpeK  
p+{*w7?8"[  
@Tsdgx8  
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> >。 tgu fU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `y.i(~^1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ML X: S?  
oXqx]@7  
return l(i, j) = r(i, j); tNW0 C]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C}]rx{xC  
b*< *,Ds/G  
  return ( int & )i; "C+Fl /v  
  return ( int & )j; ,E4qxZC(X  
最后执行i = j; o4&#,m+ :  
可见,参数被正确的选择了。 2V*<J:;wb  
l3kBt-m  
l`{JxVg  
Oin:5K)4-  
r}t%DH  
八. 中期总结 23`pog{n  
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: yy\d<-X~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6EG`0h6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x 0L,$Ol  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor glWa?#1  
/A`Ly p#  
YZp]vlm~  
\JZ'^P$Q  
m*TJ@gI*t  
k12mxR/  
九. 简化 $h'>Zvf  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 GoKMi[b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?s: 2~Qlu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |7G=f9V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'gz@UE1  
  +-*/&|^等 @nF#\  
2. 返回引用。 _ "[O=h:  
  =,各种复合赋值等 fkr; a`<W  
3. 返回固定类型。 <1E* wPm8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rjT!S1Hs  
4. 原样返回。 4_?*@L1  
  operator, j'FBt8P'  
5. 返回解引用的类型。 TM$`J  
  operator*(单目) 6.GIUM%D  
6. 返回地址。 !rgdOlTR^  
  operator&(单目) e@{8G^o>D  
7. 下表访问返回类型。 {\-IAuM  
  operator[] cX@72  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gOA]..lh  
  operator<<和operator>> @Tf5YZ*  
XZ&q5]PJI  
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。 zDof e*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uY=}w"Db  
7~ok*yGw  
template < typename Left > `=~d^wKYJ3  
struct value_return 9Z_98 Rh  
  { V9kL\Ys  
template < typename T > dg42K`E  
  struct result_1 nc%ly *  
  { c- ^\YSDMN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4 5\%2un  
} ; _zj}i1!E"  
LP:C9 Ol\  
template < typename T1, typename T2 > !/MHD  
  struct result_2 m.N/g,  
  { 0sKY;(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d/:zO4v3  
} ; Wtwh.\Jba  
} ; |7l*  
rF5O?<(  
nXqZkZE\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hSD uByoi  
S[cVoV  
下面我们来剥离functor中的operator() `ynD-_fTN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y: XxTa*  
`l95I7  
return l(t) op r(t) A?*_14&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y r^C+Oyg  
return op l(t) NbnuQPb'  
return op l(t1, t2) #~^Y2-C#  
return l(t) op I8 {2cM;  
return l(t1, t2) op NI136P  
return l(t)[r(t)] hE>i~:~R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S_B;m1  
htGk:  
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: ]`x\Oj &  
单目: return f(l(t), r(t)); 9 &~Rj 9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zy9# *gGq  
双目: return f(l(t)); ,kKMUshBi  
return f(l(t1, t2)); Y8 a![  
下面就是f的实现,以operator/为例 =<,AzuV  
k;pTOj  
struct meta_divide SD^6ib/]b  
  { xI7; (o"  
template < typename T1, typename T2 > PO[ AP%;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M[R\URu8  
  { !fcr3x|Y~M  
  return t1 / t2; 1[vmK,N=E  
} %vO b"K$X  
} ; Yg6 f  
g2WDa'{L  
这个工作可以让宏来做: wZm=h8d  
)_nc;&%w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n1xN:A  
template < typename T1, typename T2 > \ ?qt>;o|Ue  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8j} CP  
以后可以直接用 5M2G ;o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K?q1I<94  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S 5Q$dAL  
(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。。。) {uRnZ/m  
zl j%v/9  
it~>)_7*P  
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 `}^_>  
9ci=]C5o3K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m4~Co*]w  
class unary_op : public Rettype FU|c[u|z  
  { %K_[Bx{B  
    Left l; {g *kr1JM  
public : ~',<7eW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~E=.*: 5(  
(!U5B Hnd  
template < typename T > iQ9jt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )0P>o]fWI  
      { 7)NQK9~  
      return FuncType::execute(l(t)); lk6*?EJ  
    } SPxgIP;IR  
F.b;O :  
    template < typename T1, typename T2 > ^t=Hl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mT8($KQ  
      { ~/6m|k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  Yq.Cz:>b  
    } 8#w}wGV*  
} ; Brh<6Btl  
b<B|p|  
$*bd})y)I  
同样还可以申明一个binary_op $g55wGF  
n; 0bVVMV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3 n/U4fn_  
class binary_op : public Rettype 2!/_Xh  
  { ;9pOtr  
    Left l; ~B%=g)w  
Right r; VrA9}"1x~*  
public : =!'gV:M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $Blo`'  
3r?Bnf:  
template < typename T > Z_Ox'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O1Gd_wDC/i  
      { SB1\SNB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @O<kjR<b  
    } h:3`e`J<h  
HPAd@5d(  
    template < typename T1, typename T2 > ) w.cCDL c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N?H;fK4v  
      { EnJAHgRV;e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kn_%'7  
    } m-lUgx7  
} ; Cyxt EzPp  
`5;O|qRq  
#e0tT+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )FM/^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l|`%FB^k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UB]} j^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &_ Ewu@4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dcq\1V.e`W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BW}^n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M=$y_9#  
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) Cd.pMoS  
下面是修改过的unary_op O^I~d{M 5I  
:<w3.(Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $WvI%r  
class unary_op KE+y'j#C3  
  { 8@|_];9#.  
Left l; #F.;N<a  
  yOGa W~  
public : KL!k'4JNY  
P8e1J0A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W?!(/`J]  
W{l+_a{/9  
template < typename T > MN|y5w}$u  
  struct result_1 lDNB0Ad  
  { @c{=:kg5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S=^yJ6 xJ  
} ; p%CAicn  
$!Z6?+  
template < typename T1, typename T2 > 6TxZ^&=  
  struct result_2 Z mF}pa,gd  
  { O,ZvV3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %-|Po:6  
} ; OC9_EP\"  
!SIGzj  
template < typename T1, typename T2 > |]~tX zY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gd`qZqx#  
  { )JTh=w4n|z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d:O>--$_tw  
} ^q@.yL  
kssS,Ogf\_  
template < typename T > zv!%u=49  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :k075Zr/#D  
  { {Q?AIp6u|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;VM/Cxgep  
} UXoaUW L  
a<FzHCw  
} ; T{bM/?g  
;Yyg(Ex  
Rk56H  
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 f .rz2)o  
好啦,现在才真正完美了。 _wKFT>  
现在在picker里面就可以这么添加了: [kgT"?w=  
Q <EFd   
template < typename Right > (F]f{8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /s(/6~D|  
  { ox] LlRK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |uQJMf[L)  
} qr$=oCqa  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Yva^JB  
3'O+  
5[esW  
!zwn Fdp  
~N;.hU%l  
十. bind TS)p2#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 07Yh  
先来分析一下一段例子 |]HU$Gt S  
|:`f#H  
BKIAc6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "{&\nt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]|( (&Y rl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >IC.Zt@  
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。 *j2P#et  
我们来写个简单的。 EYd`qk 3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BS>|M}G)r  
对于函数对象类的版本: bgqN&J)Jr)  
QS,IM >Nr  
template < typename Func > R:x4j#(  
struct functor_trait *Eu ca~%=  
  { ,<%Y.x%4z[  
typedef typename Func::result_type result_type; ` #A&v  
} ; Axhe9!Fm  
对于无参数函数的版本: }XWic88!~  
/}-]n81m  
template < typename Ret > {7[^L1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S3i%7f^C?N  
  { EQ8jxr<p  
typedef Ret result_type; ]y@9 z b  
} ; L{ ?& .iA  
对于单参数函数的版本: z9U<Z^4z+  
Vc$x?=  
template < typename Ret, typename V1 > 5Jd&3pO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FAJ\9  
  { 4\x'$G  
typedef Ret result_type; :Sk0?WU  
} ; rJ]iJ0[I  
对于双参数函数的版本: R8F[ 7&(  
Y2!OJuyGc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >,Zjlkh3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u^|XQWR$:  
  { @>B#2t&  
typedef Ret result_type; cBBc^SR  
} ; a9mLPP  
等等。。。 &Hb6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NZ/gp"D?  
YTpSR~!Rj  
template < typename Func > G$}\~dD  
struct func_return )TFaG[tj  
  { VZ'[\3J  
template < typename T > oh-Y  
  struct result_1 8n?qm96  
  { kih;'>H<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {3lsDU4  
} ; ?P ,z^  
;RB]awE  
template < typename T1, typename T2 > (Ybc~M)z  
  struct result_2 iKN~fGRc  
  { @D^y<7(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @bOhnd#W  
} ; EA|*|o4)  
} ; %RG kXOgp  
@X?DHLM  
OGh9^,v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eZIqyw  
y!u)q3J0&  
template < typename Func, typename aPicker > ^]( sCE7  
class binder_1 Zk__CgS#  
  { /T]2ZX>  
Func fn; H ifKa/}P8  
aPicker pk; qxf!]jm  
public : EeG7 %S 5(  
& V^ Z  
template < typename T > H)}>&Z4  
  struct result_1 Ij` %'/J  
  { 0#<q]M?hW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'Xoif"  
} ; " JFx  
?>cx; "xF  
template < typename T1, typename T2 > LdwWB `L  
  struct result_2 zR6,?Tzg  
  { ('xIFi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zUXQl{  
} ; ^.p({6H  
^90';ACFy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} So{/V%  
N9tH0  
template < typename T > x2=Bu#Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f_Ma~'3   
  { :JH#*5%gQ:  
  return fn(pk(t)); de1cl<  
} Ck d@|  
template < typename T1, typename T2 > 7DDd 1"jE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  QMLz  
  { 1"YN{Ut;G  
  return fn(pk(t1, t2)); 1fm4:xHH  
} r/}q=J.  
} ; >h1 3i@`r  
XLb lVi@  
g>-pC a  
一目了然不是么? O B`(,m#  
最后实现bind b3F)$UQ  
-0r 0M )  
v/*}M&vo  
template < typename Func, typename aPicker > h/5|3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z<L}ur  
  { 7/+I"~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y[)b".K  
} e+6mbJ7y  
pFgpAxl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "BT*9N=|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _HF66)X7  
|a4cER.'2^  
十一. phoenix O42`Z9oK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ">cLPXX  
H xs'VK*  
for_each(v.begin(), v.end(), U;`C%vHff  
( J|,Uu^7`  
do_ V[ju7\>$Z  
[ [p3{d\=*?  
  cout << _1 <<   " , " uP, iGA  
] })W9=xO~  
.while_( -- _1), <|Srbs+  
cout << var( " \n " ) 7]W6\Z  
) (rqc_ZU5  
); 7OAM  
>RJjm&M  
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: 7irpD7P>  
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 WoM;)Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -]el_:H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E|{(O  
%"-bG'Yc  
<G|i!Pm  
template < typename Cond, typename Actor > j5m KJC  
class do_while $inlI_  
  { fwQVxJe  
Cond cd; YBh|\  
Actor act; )U12Rshl  
public : >[}lC7 z,  
template < typename T > $mxm?7ZVR  
  struct result_1 GWFF.Mo^  
  { yq.<,b=87  
  typedef int result_type; f~Y;ZvB  
} ; 4`yE'%6.}  
mi[t1cN)=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ! Gob `# r  
DW( /[jo\  
template < typename T > F+o4f3N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %,T=|5  
  { M[  {O%!  
  do YI+ clh;%9  
    { Kb X&E0  
  act(t); -t]3 gCLb  
  } lXtsnQOOK  
  while (cd(t)); riR(CJ}Ff  
  return   0 ; LMKhtOZ?  
} 5aj%<r  
} ; I3gl+)Q  
hL4T7`  
Hg&.U;n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o|:c{pwq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {wy{L-X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 U#V&=~-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 cWtuI(.  
下面就是产生这个functor的类: -pmb-#`M  
Gj_7wP$  
^H"o=K8=  
template < typename Actor > &F- \t5X=i  
class do_while_actor |L/EH~| O  
  { a\m_Q{:  
Actor act; n6AA%? 5  
public : g(_xo\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "QD>m7  
(+yH   
template < typename Cond > 3r VfBz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (E;+E\E  
} ; Ez8k.]qu  
*+OS;R1<  
uMx6:   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !"2S'oQKS  
最后,是那个do_ oyB gF\  
[Dhqyjq  
CvHE7H|-{  
class do_while_invoker dGyrzuPJ  
  { D@2L<!\  
public : arIEd VfNa  
template < typename Actor > Um}f7^fp^l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eFh7#~m  
  { 6Hbu7r*tm  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;,8 )%[  
} 3CzF@t;5  
} do_; 8`<e\g7-  
>.M>,m\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y2W|,=Vd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jme`Tyd  
最后来说说怎么处理break和continue #x qiGK  
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。 Rk,'ujc  
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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