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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K@{jY\AZNx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T T0O %  
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, p;n)YY$  
)^!-Aj\x  
U[S;5xeF.j  
^;YD3EZw  
  class filler i[ BR"(  
  { 2|~& x~  
public : nm'm*sU\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sI`i  
} ; #k=!>%+E  
f|VP_o<  
CRWO R pP  
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: )m[!HE`cZ  
1&YP}sg)  
cf@#a@7m9  
'q*1HNwGp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7k3":2 :  
B0Z~L){i  
/KKX;L[D(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v *:m|wl  
A|>a Gy  
wCvD4C.WH  
t9pPG{1  
二. 战前分析 zMrZ[AU  
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。 Zt` ,DM  
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 fWm;cDM H  
wq]nz!  
y i@61XI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :OI!YR%"  
  /* --------------------------------------------- */ v2@M,xbxF:  
vector < int *> vp( 10 ); V43JY_:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C-6+ZIk4  
/* --------------------------------------------- */ `%ymg8^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0/KNXz  
/* --------------------------------------------- */ &U 'Ds!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !#iP)"O  
  /* --------------------------------------------- */ hG us!p"lw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); db%`- UST  
/* --------------------------------------------- */ P6=|C;[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); # |UrHK;  
;U`HvIch  
0XozYyq  
103Ik6.o  
看了之后,我们可以思考一些问题: _X.M,id  
1._1, _2是什么? Ar'5kPzY>  
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。 .Yu,&HR  
2._1 = 1是在做什么? d&'6l"${  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @pko zE-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mI`dZ3h  
;5=pBP.  
<b Ta88,)  
三. 动工 Bv=Z*"Fv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /|DQ_<*  
<g%xo"  
;%82Z4  
d#z67Nl6  
template < typename T > "{0kg'fU  
class assignment 3 S5QqAm  
  { /r?X33D!  
T value; E{Q^ZSV3B  
public : ZK'I$p]b  
assignment( const T & v) : value(v) {}  03#_ (  
template < typename T2 > yz+r @I5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uC;@Yi8  
} ; ss2:8up 99  
6% ,Q  
9SFiL#1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Bo Jt-v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o4Ba l^=[  
W@0(Y9jdg  
TMRXl.1  
G![1+2p:Tq  
  class holder \m.{^Xd~  
  { 0bd.ess  
public : 0 s 4j>  
template < typename T > ?D~uR2+Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PHOW,8)dZh  
  { WMC6 dD_6e  
  return assignment < T > (t); 4v?S` w:6  
} !kz\ {  
} ; k4l72 'P  
`150$*K&B  
(nzzX?`nY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D6m>>&E['  
Gce_gZH7{  
  static holder _1; j"dbl?og  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 < <xJ-N  
/;>EyWW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  6$Dbeb  
而不用手动写一个函数对象。 #QB`'2)vw  
2KX *x_-   
}$UFc1He\J  
I'j? T.  
四. 问题分析 }l2JXf55  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ':[y]ep(~|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ](ninSX1w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k{#:O=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D *tBbV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5u!cA4e"  
doa$ ;=wg  
五. 问题1:一致性 Q7s1M&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?| {%$=^XO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mU_O64  
%SE g(<  
struct holder 04"hQt{[  
  { GQQ!3LwP\O  
  // ])JJ`Z8Bk  
  template < typename T > n-Xj>  
T &   operator ()( const T & r) const =sm(Z ;"  
  { YUH/ tl  
  return (T & )r; AX)zSrXn  
} BOG )JaDW  
} ; x{- caOH  
+1y#=iM{  
这样的话assignment也必须相应改动: {xr]xcM'b  
Il642#Gh  
template < typename Left, typename Right > (1o^Dn3  
class assignment 6 qq7:  
  { (AS%P?  
Left l; 8?$2;uGL  
Right r; v3NaX.  
public : MoA{ /{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g,;MV7yE  
template < typename T2 > J B|I/\(A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B?M+`;  
} ; y/ FisX  
)v9[/ ]*P  
同时,holder的operator=也需要改动: qq` RfZjL  
\z{Y(dS  
template < typename T > |bk*Lgkzw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,y>Na{@Y  
  { @K/I a!Lw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @.{  
} A_.QHUjpx  
|); >wV"  
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。 UdGoPzN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GxkG$B  
V#~. Jg7  
return l(rhs) = r; u62sq: GjH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  /F_ :@#H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JVkawkeX  
sa`Yan  
template < typename Tp > :QVGY^c  
class constant_t >W;i2%T  
  { =%3nKSg  
  const Tp t; _=8+_OEk  
public : T)uw2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]ok>PH]  
template < typename T >  W 6~=?C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c;^J!e  
  { ^Toi_  
  return t; R+K[/AA  
} #RF=a7&F  
} ; Trrh`@R  
gy{a+Wbc*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <}%ir,8  
下面就可以修改holder的operator=了 B /W$RcV  
E ( @;p%:  
template < typename T > F MVmH!E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oo!g?X[[  
  { qo@dFKy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /Uc*7Y5j  
} |$PLZ,  
ng*%1;P  
同时也要修改assignment的operator() =r~. I  
z m'jk D|  
template < typename T2 > ! Cl/=0$[L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +2SX4Kxu  
现在代码看起来就很一致了。 Iqsk\2W]a3  
qC )VT3  
六. 问题2:链式操作 .N=hA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qj&)w9RLJE  
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。 jO 55<s94  
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。 HhvG#Sam!  
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。 {<kG{i/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z(3"\ ^T  
8|({ _Z  
template < typename T > MxRU6+a  
struct result_1 D@^ZpN8r  
  { uNbA>*c4M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /<0D E22  
} ; $T6Qg(p  
 qR qy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yjd'{B9{  
`dP+5u!  
template < typename T > *K|aK p}  
struct   ref D.(G9H  
  { Rs`a@ Fn  
typedef T & reference; ~8*oGG~s  
} ; YJ$ewK4E#.  
template < typename T > B5:g{,C  
struct   ref < T &> er0D5f R  
  { yf)`jPM1<  
typedef T & reference; -`OR6jd  
} ; 91H0mP>ki  
l,.?-|Poa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h '[vB^  
]ufW61W6Ci  
template < typename T > bSf(DSqx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zjg\jo  
  { "ILWIzf.]  
  return l(t) = r(t); ?Z>.G{Wm@  
} "!tw ,Gp  
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。 Wq(l :W'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R`2A-c  
L]d@D0.Z  
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 N;'HR)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s.`d<(X?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T3./V0]\I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8[)]3K x  
最后的布局是: 6#M0AG  
                Add -vHr1I<  
              /   \ SFk#bh  
            Divide   5 Jv <$AI  
            /   \ `{F~'t['  
          _1     3 R*Z]  
似乎一切都解决了?不。 |xZcT4  
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。 mE`qvavP|/  
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。 >&QH{!(  
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: R9h>I3F=c  
p{q!jm~Nq  
template < typename Right > 4q13xX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c1kxKxE  
Right & rt) const ]<gCq/V#  
  { 5 xDN&su  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]TgP!M&q  
} O}_a3>1DY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UMuuf6  
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。 ]"Y%M'  
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。 kQVDC,d  
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。 ~9r!m5ws  
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。 QaWHz   
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? $-Pqs ^g  
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: *3O>J"  
|90 +)/$4  
template < class Action > Xexe{h4t_>  
class picker : public Action Pzp+I}  
  { pXh~#o6 V  
public : K\+}q{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .^lb LN^2  
  // all the operator overloaded ie@`S&.8 T  
} ; x XM!E 8  
ej%;%`C-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^ Wfgwmh  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: IT`=\K/[4  
kt{C7qpD  
template < typename Right > ZQ~myqx,+L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [W$Z60?RR  
  { Hp}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PKR $I  
} }l( m5  
i9eyrl+!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s S5fd)x  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 yd ND$@; Z  
HNy/ -  
template < typename T >   struct picker_maker x8?x/xE  
  { 5 n+ e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {kPe#n>xT  
} ; q{cp|#m#G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3z)"U  
  { LxlbD#<V  
typedef picker < T > result; 7~"(+f  
} ; J+b!6t}mZn  
KO"Jg-6r|  
下面总的结构就有了: QW~5+c9JJ  
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。 a3UPbl3^  
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。 g[s\~MF@s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z-SwJtWk  
至此链式操作完美实现。 *SkiFEoD  
j\'+wVyo  
p x|>v8  
七. 问题3 1Vf78n  
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。 oY%"2PW1B  
a1G9wC:e  
template < typename T1, typename T2 > *i?rJH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |vfujzRZ  
  { +z|UpI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jefNiEE[  
} - LiPHHX<  
LMFK3Gd[  
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: >H}jR[H'  
Ty3CBR{6  
template < typename T1, typename T2 > SgpZ;\_  
struct result_2 >AQ) x  
  { (@ fa~?v>@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @1v3-n=  
} ; kz0I2!bt  
1iJ0Hut}d  
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? o)tKH@`vE  
这个差事就留给了holder自己。 ,$h(fM8GC  
    =!(*5\IM  
X_u@D;$  
template < int Order > ;h9-}F  
class holder; r+{d!CHq}  
template <> 4L=$K2R2r  
class holder < 1 > Dc.n-ipv$  
  { u3Usq=Ij{  
public : +_ *eu  
template < typename T > x*me'?q  
  struct result_1 dU oWo3r=  
  { E+}GxFG-:  
  typedef T & result; ;GE26Ymqly  
} ; Cs:+93w  
template < typename T1, typename T2 > ^n&]HzT`y  
  struct result_2 B;z;vrrL  
  { O`i)?BC  
  typedef T1 & result; X!o[RJY  
} ; _BG8/"h32  
template < typename T > %/l-A pu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'y4zBLY  
  { g.I(WJX0  
  return (T & )r; -ca7x`yo  
} . [T'yc:=  
template < typename T1, typename T2 > /!=U +X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *wC\w  
  { /"""z=q  
  return (T1 & )r1; 2J;kD2"!  
} tYs8)\{  
} ; .P)s4rQ\  
, Aq9fyC%  
template <> ^IX%dzM  
class holder < 2 > Hp btj  
  { C-llq`(d  
public : *8$>Whr  
template < typename T > >u=%Lz"J  
  struct result_1 {Q5KV%F_  
  { "7=bL7wM&  
  typedef T & result; ;asm 0H(  
} ; MV:W@)rg  
template < typename T1, typename T2 > "^;#f+0  
  struct result_2 H LjvKE=W  
  { $!!R:Wn/R  
  typedef T2 & result; \U/v;Ijf  
} ; fL!V$]HNt  
template < typename T > ,~(|p`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QVIcb ;&:}  
  { In f9wq\  
  return (T & )r; u`'ki7LA  
} >M?H79fF2s  
template < typename T1, typename T2 > !|:RcH[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $hh+0hs  
  { i=oTg  
  return (T2 & )r2; _ XE;-weE  
} `-VG ?J  
} ; w6vLNX  
 fO K|:  
sffhPX\I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -i#J[>=w{C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r"R(}`<,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]>5T}h  
9%sFJ  
return l(i, j) = r(i, j); d9O:,DKf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cZqfz  
5XDgs|8  
  return ( int & )i; ?TDvCL  
  return ( int & )j; ?RHn @$g8M  
最后执行i = j; 'X9AG6K1  
可见,参数被正确的选择了。 lM>.@:  
:-z&Y492  
K[kds`  
a$d:_,\ "  
G.E[6G3  
八. 中期总结 C 8N%X2R  
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: Gb;99mE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $; ?c?n+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %NNj9Bl<VV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0!pJ5q ,A  
wfE^Sb3  
~p:?QB>1]  
6 jmrD  
yE#g5V&  
4sTMgBzw  
九. 简化 !x>,N%~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 j1/+\8Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Oukd_Ryf   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :$NsR*Cq*9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RT,:hH  
  +-*/&|^等 a"x}b  
2. 返回引用。 bl=ku<}@  
  =,各种复合赋值等 GMl"{ Oxo&  
3. 返回固定类型。 H<g 1m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (~JwLe@a  
4. 原样返回。 rvwa!YY}  
  operator, W RF.[R"  
5. 返回解引用的类型。 0LdJZP  
  operator*(单目) K4:  $=  
6. 返回地址。 P1MvtI4gm  
  operator&(单目) I7~|~<  
7. 下表访问返回类型。 vB.l0!c\e_  
  operator[] [@//#}5v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zVw:7-  
  operator<<和operator>> V@[rf<,  
m^<p8KZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :5J_5,?;`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {?Od{d9  
b]T@gJ4H=  
template < typename Left > YScvyh?E  
struct value_return >p0KFU  
  { t8P PE  
template < typename T > _g~2R#2Q  
  struct result_1 kO1}?dWpa  
  { Us]=Y}(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eNbpwne  
} ; 2VA!&`I  
[KSH~:h:NR  
template < typename T1, typename T2 > )qv2)a!H  
  struct result_2 ,beS0U]  
  { QOH<]~3J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ke!'gohv  
} ; X3',vey  
} ; ##cnFQCB  
1yM r~Fo  
7VAJJv3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b5<okICD  
~Wei|,w'<  
下面我们来剥离functor中的operator() /`3 #4=5-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FQk!d$BG  
E8ta|D  
return l(t) op r(t) H}/05e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {e"dm5  
return op l(t) MG{l~|\x)  
return op l(t1, t2) I-DXb M  
return l(t) op 8PBvV[  
return l(t1, t2) op :5b0np!  
return l(t)[r(t)] ~E)fpGJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9%tobo@J~n  
?s2^zT  
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: Su7bm1  
单目: return f(l(t), r(t)); * ?]~ #  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PX2c[CDE^  
双目: return f(l(t)); ~e-z,:Af  
return f(l(t1, t2)); UG](go't  
下面就是f的实现,以operator/为例 u-3:k  
.X'pq5  
struct meta_divide A%X X5*  
  { rS7)6h7(7  
template < typename T1, typename T2 > v-Qmx-N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wNYg$d0M  
  { __Nv0Ru  
  return t1 / t2; 69OF_/23  
} > ' i  
} ; e#S0Fk)z  
Z"y=sDO{  
这个工作可以让宏来做: bm# (?  
AXPMnbUS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~Lz%.a;o  
template < typename T1, typename T2 > \ /?*]lH.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $n!K6fkX%  
以后可以直接用 = a}b+(R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "N5!mpD"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 te,[f  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Y`BRh9Sa  
}t%W1UJ  
lz<]5T|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 aG%, cQ1  
'e!J06  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ; )Eo7?]-  
class unary_op : public Rettype F_H82BE+3  
  { 4(8xjL:  
    Left l; >V$ Gx>I  
public : ] )}]/Qw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qk976  
}H"kU2l  
template < typename T > eE@&ze>X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }4//@J?:  
      { V[nQQxWp=  
      return FuncType::execute(l(t)); i+{yMol1  
    } T'H::^9:E  
n, i'Dhzk  
    template < typename T1, typename T2 > N?P%-/7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oCS2E =O&  
      { nNt1C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $I9qgDJ)  
    } &--ej|n  
} ; )#iq4@)|g  
bm% $86  
}"^'% C8EX  
同样还可以申明一个binary_op 9DQa PA6  
VQ#3#Hj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tmUFT  
class binary_op : public Rettype hr GH}CU"  
  { @]aOyb@  
    Left l; "vZ!vt#'Y  
Right r; Qnd5X`jF#  
public : RsJ6OFcWV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'T<iHV&  
}Gyqq6Aeb  
template < typename T > VVP:w%yW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hvka{LD  
      { kOo~%kcQ'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `;l.MZL!  
    } Y!J>U  
:Bu2,EL*O  
    template < typename T1, typename T2 > \p{5D`HY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]n."<qxeT  
      { zOgTQs"ZH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DwHF[]v'  
    } v[e:qi&fG  
} ; )B,|@ynu  
1K,1X(0rL8  
\^7C0R-hX  
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 OyV<u@[i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 } :=Tm]S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B/~%h|  
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。 &`0/CV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \.YS%"Vz  
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。。。 )WT>@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;2'q_Btk4  
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) Urr#N  
下面是修改过的unary_op X3'H `/  
l7#yZ*<v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B(xN Gs  
class unary_op EnOU?D  
  { ib{-A&  
Left l; N_:qRpp6i  
  _=CZR7:O  
public : !aO` AC=5u  
^WBuMCe  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z87_#5  
5p.rwNE  
template < typename T > dT,o=8fg  
  struct result_1 "BX!  
  { E dZ\1'&/9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gUyR_5q)8l  
} ; !,V{zTR  
5waKI?4F  
template < typename T1, typename T2 > "HE^v_p  
  struct result_2 \+aC"#+0  
  { 5onm]V]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2^i(gaXUQ  
} ; g1t0l%_7^  
y WV#Up  
template < typename T1, typename T2 > AL>$HB$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jgnhn>dHe  
  { o sKKt?^?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a!O0,y  
} Q0EiEX)  
8Q_SRwN  
template < typename T > >jD[X5Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Y[1aQ(%  
  { (}}S9 K  
  return OpClass::execute(lt(t)); W`c'=c  
} M Y|w  
yX~v-N!X  
} ; s%<eD  
zOQ>d|p?X  
ai0XL}!+  
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 (<^yqH?  
好啦,现在才真正完美了。 lRXK\xIP ,  
现在在picker里面就可以这么添加了: zc[Si bT  
eq U ME  
template < typename Right > VkZ7#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6Fe34n]m  
  { `r?7oxN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I_RsYw  
} qgfi\/$6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o"*AtGR+"  
812$`5l  
t.;LnrY  
G;YrF)\  
r?/'!!4  
十. bind Fi0GknQ+  
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。 EAM5{Nc  
先来分析一下一段例子 I'LnI*  
RsYU59_Y  
t<#h$}=:Vt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b9!FC$^J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WYr/oRO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BqT y~{)+  
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。 *c2YRbU(  
我们来写个简单的。 <~WsD)=$  
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- $)3"K  
对于函数对象类的版本: x9JD\vZ  
>D4# y  
template < typename Func > ~;N^g4s  
struct functor_trait >Z5gSs0  
  { _fKou2$yz  
typedef typename Func::result_type result_type; bD?VU<)3  
} ; R~PA 1wDZ  
对于无参数函数的版本: % yw?s0  
 a24"yT  
template < typename Ret > o7$'cn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \ZkA>oO".  
  { ;XBI{CW  
typedef Ret result_type; ]iUx p+  
} ; cH&J{WeZa  
对于单参数函数的版本: -[wGX}}  
aJ>65RJ^=  
template < typename Ret, typename V1 > lz?$f4TzA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \RG8{G,  
  {  bJX)$G  
typedef Ret result_type; ,=[?yJy  
} ; `9BROZnq  
对于双参数函数的版本: o6uJyCO  
~GZY5HF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ):[7E(F=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H["`Mn7j2  
  { MB~=f[cUnd  
typedef Ret result_type;  A|<jX}  
} ; C@'h<[v`1v  
等等。。。 N u<_}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ci?qT,&  
0|{u{w@!`  
template < typename Func >  @fl-3q  
struct func_return ~ Q.7VDz  
  { xwq+j "  
template < typename T > SMpH._VFeE  
  struct result_1 zo4qG+>o  
  { Y!nJg1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =\H!GT  
} ; d^{RQ   
|Uc_G13Y{D  
template < typename T1, typename T2 > (pv+c,  
  struct result_2 6G[4rD&  
  { *GL/aEI<$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xHD=\,{ig  
} ; 2#c<\s|C  
} ; ww], y@da  
R}*_~7r5  
8Dj c c z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \1^^\G>H5  
K<>oa[B9  
template < typename Func, typename aPicker > Z{]0jhUyNh  
class binder_1 YQj2  
  { @$[?z9ck"  
Func fn; NQJq6S4@  
aPicker pk; E87Ww,z8  
public : tMf}   
3=aQG'B  
template < typename T > Mygf T[_  
  struct result_1 jIC_[  
  { %C| n9*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "@iK' c^  
} ; :bwjJ}F  
y1dDO2mA  
template < typename T1, typename T2 > n*[XR`r}  
  struct result_2 ;:\<gVi:  
  { <G|(|E1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _`&m\Qe>  
} ; 1v.c 6~  
Rwz0poG`WG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *U&0<{|T  
"_-Po^u=r  
template < typename T > ;f#v0W`5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5z7U1:  
  { gOSJM1Mr3  
  return fn(pk(t)); ME46V6[LX]  
} =P't(<  
template < typename T1, typename T2 >  zv0l,-o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yc_8r+;(  
  { p<2L.\6"  
  return fn(pk(t1, t2)); 2 ^h27A  
} <m)$K  
} ; 7%Gwc?[x  
J?? -j  
g jDh?I  
一目了然不是么? 1OCeN%4]Qk  
最后实现bind o<BOYrS  
?!A7rb/tj  
YIoQL}pX  
template < typename Func, typename aPicker > GpY"f c%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w$zu~/qV2  
  { "p_J8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $rv8K j+  
} !t$'AoVBq  
sFT.Oxg<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \<JSkr[h!"  
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。 >s>1[W@*  
8i>ZY  
十一. phoenix R!\_rc1/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v1o#1;  
3er nTD*`  
for_each(v.begin(), v.end(), $HHs^tW  
( +b0eE)  
do_ ]m g)Q:d,  
[ G&D7a/G\  
  cout << _1 <<   " , " +)!YrKuu  
] Q sZx) bO  
.while_( -- _1), PRu 6xsyA  
cout << var( " \n " ) .7e2YI,S  
) #hfXZVD  
); \KMToN&2  
!=;+%C&8y  
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: [I '0,y  
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 nw-xSS{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gw#5jW\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XewVcRo  
g7}Gip}.>  
t3*wjQ3  
template < typename Cond, typename Actor > .k,1f*%  
class do_while RDW8]=uM  
  { )97SnCkal  
Cond cd; `eE&5.   
Actor act; Y-kt.X/Z-  
public : Zn&, t &z  
template < typename T > Sg&UagBj  
  struct result_1 ^o^H3m  
  { 6t>.[Y"v  
  typedef int result_type; HW3 }uP\c  
} ; )j9SGLo  
hL/)|N~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K&POyOvT  
m+`fn;*  
template < typename T > w~(1%p/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .L9j>iP9 *  
  { mg^I=kpk  
  do D^yRaP*|7  
    { =5J7Hw&K  
  act(t); e<3K;Q  
  } K&vF0*gN3  
  while (cd(t)); R<\F:9  
  return   0 ; RN$1bxY  
} /1"(cQ%?  
} ; x'+T/zw  
|jI#"LbF  
3LAIl913  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mw_~*Nc'9  
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。 5's87Z;6  
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。 XC4X-j3  
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。 l)G^cSHF.3  
下面就是产生这个functor的类: Ov 5"  
w`4=_J=GO  
7E!IF>`  
template < typename Actor > >6NRi/[  
class do_while_actor $G8E 3|k  
  { o)Iff)m$  
Actor act; $;1#To  
public :  3,p]/Z_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +MR.>"  
8$")%_1]  
template < typename Cond > 9!6f-K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]JCvyz H  
} ; zz+$=(T:M  
KC/=TSSXd.  
-m)X]]~C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pOGeru u?  
最后,是那个do_ }Ga\wV  
gRCdY8GH  
6g|*`x{  
class do_while_invoker d ^^bke$~  
  { C`$n[kCJ  
public : l n{e1':$"  
template < typename Actor > 8K.R=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aoTM  
  { r"C  
  return do_while_actor < Actor > (act); SQ44  
} ^Y=\#-Dd  
} do_; k3u "A_"c  
G0/4JSH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [<2<Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5]NqRI^0  
最后来说说怎么处理break和continue Kf>A\l^X7  
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。 W}m)cn3@  
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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