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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xnjf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U%-A?5  
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;^\rSv-  
>e lJkq|  
)J=!L\  
m 1b?J3   
  class filler I2XU(pYU  
  { &.3"Uo\#  
public : &*o=I|pQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }ZYd4h|g\z  
} ; )',R[|<  
{.`vs;U  
$Ph|e)p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2 'l'8  
pR<`H'  
rV.}PtcFY  
@b\$yB@z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1> ?M>vK  
n>z9K')  
IZf{nQ[0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VCYwzB  
, };& tR  
'I|v[G$l  
0^ _uV9r  
二. 战前分析 XoK:N$\}t  
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。 $L `d&$Vh  
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 'JtBZFq  
>\R+9p:o  
TT%M' 5&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _IMW {  
  /* --------------------------------------------- */ YO`]UQ|dc  
vector < int *> vp( 10 ); Brw@g8w-X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t}a: p6D]  
/* --------------------------------------------- */ kb%;=t2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A.F%Ycq  
/* --------------------------------------------- */ a"1t-x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #&+{mCjs  
  /* --------------------------------------------- */ T}Tp$.gB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yNBQGSH  
/* --------------------------------------------- */ S E<FL/x1#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Xxj- 6i  
lM`2sy  
2g `o  
]2A^1Del  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;7*[Bcj.  
1._1, _2是什么? >fG3K`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6{K,c@VFd  
2._1 = 1是在做什么? _`$qBw.Nx  
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。 U)TUOwF  
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。 299H$$WS,Z  
g @Z))M+  
>dXGee>'M  
三. 动工 e)IzQ7Zex  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >IafUy  
_rMg}F"  
AF{\6<m  
yZ7&b&2nLn  
template < typename T > (y'hyJo  
class assignment zC:ASt  
  { b)#hSjWO#  
T value; OG~gFZr)6  
public : n)/z0n!\  
assignment( const T & v) : value(v) {} r+!YI k  
template < typename T2 > \<h0Q,e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -/B+T>[nTb  
} ; Z3e| UAif  
/V8 #[9K  
&, vcJ{.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,oe <  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u]wZQl#-  
T  wB}l  
nUr5Qn?  
hR n<em  
  class holder CZe ]kXNv  
  { )CYGQMK  
public : ;1W6G=m  
template < typename T > <V'@ks%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L- iy  
  { qx(xvU9  
  return assignment < T > (t); %QH$ipM  
} _{O>v\u  
} ; 3Aip}<1  
*"2+B&Y  
iozt&~o  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: X #dmo/L8  
:k]1Lm||  
  static holder _1; h^45,E C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g'f@H-KCD  
tIi&;tw]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BR_1MG'{)$  
而不用手动写一个函数对象。 Z#jZRNU%ox  
68|E9^`l  
iU918!!N   
f%JIp#B  
四. 问题分析 ITQA0PI SL  
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。 w(Ovr`o?9t  
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。 )}R0Y=e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jrf=@m\dk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KkyVSoD\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }Bh8=F3O Q  
:VBV&l` [  
五. 问题1:一致性 k}CVQ@nd  
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?| @IKYh{j4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "^[ 'y7i  
;;Y! ^^g  
struct holder pX<`+t[  
  { FXCMR\BsQ  
  // 7"D", 1h  
  template < typename T > ]%SH>  
T &   operator ()( const T & r) const {W`%g^Z|H  
  { _ye |Y  
  return (T & )r; XX!%RE`M8  
} q$UJ$ 7=f8  
} ; Ny7S  
5I;&mW`1,`  
这样的话assignment也必须相应改动: /<k/7TF`  
(/YHk`v2  
template < typename Left, typename Right > 0o4XUW   
class assignment ]mq|w  
  { &B;~  
Left l; p>N(Typ0b  
Right r; *R,5h2;  
public : `hm-.@f,9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nPtuTySG  
template < typename T2 > bs&43Ae  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }K>d+6qk5  
} ; dDMJ'  
{?0lBfB"  
同时,holder的operator=也需要改动: ]q[D>6_  
i"FtcP^  
template < typename T > -ad{tJV|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }#+^{P3;  
  { rHI{aO7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I,DS@SK  
} QL/(72K  
jd"@t*ZV  
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。 cZ*@$%_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U>SShpmZA  
T Z@]:e:"b  
return l(rhs) = r; 7z,C}-q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (E 3b\lST  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `[yKFa I  
#z%fx   
template < typename Tp > est9M*Fn  
class constant_t Kw^7>\  
  { 8W7J3{d  
  const Tp t; I][*j  
public : 1.hyCTnI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ee#q9Cx^J  
template < typename T > hfB%`x#akQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  }v{LRRi  
  { 3\,4 ]l|  
  return t; 7EEl +;wK  
} LOYk9m  
} ; G!##X: 6'  
gJ+'W1$/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V Q@   
下面就可以修改holder的operator=了 e%M;?0j  
Y|qTyE%  
template < typename T > wQf-sk#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?j.,Nw4FC  
  { R\f+SvE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3,w_ ".m`#  
} H8jpxzXv  
1GRCV8 "Z^  
同时也要修改assignment的operator() >R_&Ouh:  
M3y NAN  
template < typename T2 > wHLLu~m\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q i;1L Kc  
现在代码看起来就很一致了。 XT*sGM  
:OZrH<SW  
六. 问题2:链式操作 _f,C[C[e&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 djZqc5t  
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。 c6]U E@A  
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。 s8Q 5ui]  
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。 :-Z2:/P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qR{=pR  
hfTY.  
template < typename T > ?^{Ah}x  
struct result_1 H?Wya.7  
  { IOH}x4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [|L<_.8  
} ; B6 ;|f'e!  
0+ '&`Q!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: j (d~aqW  
=qIp2c}Rx  
template < typename T > B$K=\6o  
struct   ref Q&;9 x?e  
  { ?V=ZIGj  
typedef T & reference; (t|Zn@uY  
} ; w9imKVry  
template < typename T > *^4"5X@  
struct   ref < T &> 33q}CzK  
  { ^ @5QP$.  
typedef T & reference; V!=,0zy~Z  
} ; *&W"bOMH*  
J8(lIk:e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &z3o7rif$  
0d&6lqTo  
template < typename T > NI]N4[8(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aXYY:;  
  { Y.UFbrv  
  return l(t) = r(t); 'H!Uh]!  
} ,4$>,@WW~  
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。 0OE:[pR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x9g#<2w8  
X_h}J=33Q  
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\DV3rXI9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {tZ.v@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lq^)R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {\5  
最后的布局是: =T@1@w  
                Add ZBthU")?  
              /   \ <'*LRd$1  
            Divide   5 ]ieeP4*  
            /   \ ;^*W+,4WB  
          _1     3 AkV#J, 3LC  
似乎一切都解决了?不。 eMsd37J  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 CTa57R  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x;d6vBTUb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6{b >p+U  
IJ"q~r$  
template < typename Right > D@.6>:;il  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eauF ~md,  
Right & rt) const EQM {  
  { T8g$uFo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i.m^/0!  
} ;_(4Q*Yx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q2gq}c~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 TeM|:o  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 QWYJ *  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 m_]Y{3C  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Xv^qVn4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i/4>2y9/F4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: tD)J*]G  
ga+dt  
template < class Action > ux4POO3C|  
class picker : public Action i_%_x*  
  { L8B! u9%  
public : K|, .C[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w?[upn:K  
  // all the operator overloaded Gc|idjW4  
} ; K"MX!  
y6a3t G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O0.*Pmt  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (9a^$C*  
%ET+iIhK  
template < typename Right > g 7H(PF?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1qA;/-Zr<o  
  { {IjR^J=k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (LCfUI6;  
} })%{AfDRF  
h_'*XWd@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AwR =]W;j  
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。 5H^ (2w  
@yYkti;4-  
template < typename T >   struct picker_maker F^:3?JA _  
  { =s6 opL)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 59u }W 0  
} ; l/5 hp.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [/r(__.  
  { `a/`,N  
typedef picker < T > result; _[BP 0\dPW  
} ; hZb_P\1X  
/n&&Um\  
下面总的结构就有了: :2`e(+Uz  
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。 jP.dDYc  
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。 8s@3hXD&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '&b+R`g'  
至此链式操作完美实现。 jH:[2N?  
f o3}W^0  
;uGv:$([g  
七. 问题3 d=/F}yP~?s  
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。 YmG("z  
$`8wJf9@w  
template < typename T1, typename T2 > {qVZNXDn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z1a7*)8P  
  { c:('W16  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HzsdHH(J  
} Q>z8IlJ}  
o8MZiU1Xf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %BODkc Zh  
H5an%kU|j  
template < typename T1, typename T2 > {!`6zBsP  
struct result_2 er\|i. Y  
  { 8@R|Km5h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4+tEFxvX&  
} ; l[J8!u2Xp  
 M6TD"-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /$m;y[[  
这个差事就留给了holder自己。 ALHIGJW:6$  
    xIn:ZKJ'  
*^`Vz?g<  
template < int Order > XWw804ir  
class holder; rm_Nn8p,  
template <> -?a 26o%e  
class holder < 1 > <UCl@5g&  
  { nk:)j:fr  
public : mE[y SrV  
template < typename T > l,).p  
  struct result_1 h+,@G,|D  
  { \)e'`29;  
  typedef T & result; w-jVC^C]  
} ; Bw.i}3UT6  
template < typename T1, typename T2 > CC`JZ.SO  
  struct result_2 aq-~B~c`g  
  { PvL[e"p  
  typedef T1 & result; Dv6}bx(  
} ; ~J]qP#C  
template < typename T > XPPdwTOr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VU#7%ufu&  
  { &,/ S`ke=  
  return (T & )r; gM]:Ma  
} d zMb5puH  
template < typename T1, typename T2 > MK*r+xfSae  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q{/Ef[(a@  
  { TqQ[_RKg2  
  return (T1 & )r1; Ort(AfW  
} +7a6*;\ y  
} ; OTv)  
\7_y%HR  
template <> @VI@fN  
class holder < 2 > @6]JIJE  
  { SrJE_~i  
public : QV8g#&z  
template < typename T > -g<oS9   
  struct result_1 n+p }\msH  
  { <ZW-QN4  
  typedef T & result; XP}<N&j  
} ; ~M$Wd2Th  
template < typename T1, typename T2 > G/W>S,(  
  struct result_2 }B^tL$k  
  { >Gu M]qn  
  typedef T2 & result; dWW.Y*339  
} ; 6~+e mlD  
template < typename T > |[lKY+26:{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3U}%2ARo_  
  { HKeK<V  
  return (T & )r; BLFdHB.$T  
} 8,|kao:  
template < typename T1, typename T2 > I 6O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b MBLXk  
  { MOC/KNb  
  return (T2 & )r2; YZ7.1`8  
} z!\*Y =e  
} ; r|Z{-*`  
w(F%^o\  
0}9h]X'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "jCu6Rjd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: < Z$J<]I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3gzXbP,  
yQrD9*t&g  
return l(i, j) = r(i, j); .]Z"C&"N]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T{'RV0%   
P {'b:C  
  return ( int & )i; 2zpr~cB=  
  return ( int & )j; DwF hK*  
最后执行i = j; @|!z9Y*  
可见,参数被正确的选择了。 :KO2| v\  
Va8&Z  
JS77M-Ac  
6C)_  
9 $X-  
八. 中期总结 -qoH,4w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8Y?;x}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X?Au/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'q.!|G2U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .^.z2 e  
ce(#2o&`  
Ca\6vR  
,?3G;-  
;}t(Wnu.  
K^[?O{x^B  
九. 简化 Ho%CDz z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +[P{&\d4}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zc2PepIg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0YHFvy)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dh*n!7lD`  
  +-*/&|^等 g&.=2uP  
2. 返回引用。 ]f3>-)$*  
  =,各种复合赋值等 PW4q~rc=:  
3. 返回固定类型。 @pxcpXCy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KSL`W2}  
4. 原样返回。 v>56~AJ  
  operator, 1eKT^bgM  
5. 返回解引用的类型。 f 1d?.)  
  operator*(单目) E_`=7 i  
6. 返回地址。 @XVTU  
  operator&(单目) ;G!q Y  
7. 下表访问返回类型。 cZ06Kx..  
  operator[] #/]nxW.S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;Xw~D_uv  
  operator<<和operator>> d'2A,B~_*  
~5g~;f[4  
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。 `{Ul!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [ 3HfQ  
ctUp=po  
template < typename Left > YzWz|  
struct value_return #Dac~>a'  
  { Mfs?x a  
template < typename T > N;gfbh]  
  struct result_1 ;\]@K6m/Ap  
  { *`U~?q}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0aAoV0fMDz  
} ; 2?x4vI np;  
H#&00Q[  
template < typename T1, typename T2 > Lr<cMK<  
  struct result_2 `2snz1>!j  
  { u&NV,6Fj2[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y)pk6d   
} ; n|;Im&,  
} ; 6wxs1G  
$u.z*b_yy  
D]}G.v1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Yz bXuJ4  
"]dI1 g_  
下面我们来剥离functor中的operator() a =QCp4^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kP"9&R`E  
ceV}WN19l  
return l(t) op r(t) VE24ToI?W"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5m*,8]!-  
return op l(t) =Uh$&m  
return op l(t1, t2) ^s=8!=A(  
return l(t) op L$-T,Kze  
return l(t1, t2) op 9gFUaDLo  
return l(t)[r(t)] $?Wb}DU7_L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PeT'^?>  
6 r"<jh#  
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: HDLk>_N_s,  
单目: return f(l(t), r(t)); putrSSL}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?EL zj  
双目: return f(l(t)); ,)XLq8  
return f(l(t1, t2)); _L PHPj^Pg  
下面就是f的实现,以operator/为例 xwr8`?]y  
"8RSvT<W^5  
struct meta_divide ! z**y}<T  
  { P'2Qen*  
template < typename T1, typename T2 > E3i4=!Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6-I'>\U~  
  { !?XC1xe~R  
  return t1 / t2; +H.`MZ=  
} FtZ?C@1/  
} ; >bxS3FCX  
-%~4W?  
这个工作可以让宏来做: M{\I8oOg  
q@&6#B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R@0R`Zs  
template < typename T1, typename T2 > \ /B3iC#?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G"6 !{4g  
以后可以直接用 O}P`P'Y|'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *fdTpXa  
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 ~BF&rx5Q  
(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。。。) j6YOKJX  
;,TFr}p`  
\8 ":]EU  
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 Tk>#G{Wb-  
@oNXZRg6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0erNc'e  
class unary_op : public Rettype U(Zq= M  
  { 9z0p5)]n>  
    Left l; Z.WW(C.  
public : S 5U;#H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _&x%^&{  
C}X\|J  
template < typename T > n?Q|)2 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .N3mb6#[R  
      { @,}UWU  
      return FuncType::execute(l(t)); C+]I@Go'Tk  
    } -} +[  
S3#>9k;p  
    template < typename T1, typename T2 > So;<6~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GVz6-T~\>  
      { FlQGg VN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @c#(.=  
    } 7P T{lT  
} ; *I+Q~4  
b'g )  
*R"/|Ka  
同样还可以申明一个binary_op O< I-  
lFk R=!?=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s*4dxnS_8  
class binary_op : public Rettype \^LFkp  
  { <$YlH@;)`a  
    Left l; vIvIfE  
Right r; "N;EL0=  
public : =*Lfl'sr_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6LZCgdS{  
H+#FSdy#  
template < typename T > t7pFW^&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C^){.UGmJ  
      { /}$+uBgJm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hb-%_c"kq  
    } x38 QD;MT  
b$7 +;I;  
    template < typename T1, typename T2 >  k'YTpO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zqku e%^?-  
      { FwK] $4*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NHt\ U9l'  
    } rjP/l6 ~'  
} ; @CoIaUVP  
3^ClAE"8  
7=uj2.J6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 iCoX& "lb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "tZe>>I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _g8yDfcLG  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^Pf WG*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y7{?Ip4[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AX INThJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "MsIjSu  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) l]vm=7:  
下面是修改过的unary_op _aphkeqd  
xk5 ]^yDp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jdN` mosJ  
class unary_op ("@!>|H  
  { } \f0 A-  
Left l; Mt$ *a  
  #Z#-Ht  
public : X2_=agEP  
 }ZI7J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ef\ -VKh  
i%/+5gq  
template < typename T > x;S @bY  
  struct result_1 SM '|+ d  
  { hp2t"t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [0of1eCSl  
} ; GyIV Hby  
l} /F*  
template < typename T1, typename T2 > #E?4E1bnB  
  struct result_2 1oS/`)  
  { 7pd$\$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <%d>v-=B  
} ; | Iib|HQ)  
sK{e*[I>W  
template < typename T1, typename T2 > 4 5e~6",  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XX@ZQcN  
  { }EPY^VIw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0f/<7R  
} ok[i<zl; '  
yfSmDPh  
template < typename T > eDMO]5}Ht  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AdEMa}u 6  
  { zda 3 ,U2o  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3<!7>]A  
} XUYtEf  
.]u /O`c]  
} ; 8r{.jFGv  
CY1Z'  
![1rzQvGDb  
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 *VcJ= b 2Y  
好啦,现在才真正完美了。 WMdg1J+~  
现在在picker里面就可以这么添加了: khe}*y  
\85i+q:LuA  
template < typename Right > $I=~S[p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 29Ki uP  
  { oxs#866x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wp_0+$?s  
} {mg2pfhB!  
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。 SU0 hma8  
Sc0w.5m6  
}tz7b#  
aOp\91  
;TYBx24vD'  
十. bind uFE)17E  
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。 U6K|fY N`  
先来分析一下一段例子 1#x0q:6  
L,\Iasv  
w<#!h6Y=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rp$'L7lrX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;pAK_>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d=(mw_-?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7dWS  
我们来写个简单的。 7! Nsm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zPO9!?7|  
对于函数对象类的版本: %EH)&k  
F5<H m_\:  
template < typename Func > V0@=^Bls  
struct functor_trait LVGe]lD  
  { }#fbbtd  
typedef typename Func::result_type result_type; ]M=&+c>H~  
} ; aN?zmkPpov  
对于无参数函数的版本: /: "1Z]@  
a(nlTMfu  
template < typename Ret > dd;~K&_Q/i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W1~0_;  
  { 4RO}<$Nx}  
typedef Ret result_type; 4s- !7  
} ; e ,(mR+a8  
对于单参数函数的版本: vsPu*[%  
=cI(d ,  
template < typename Ret, typename V1 > C+$#y2"z#n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M3\AY30L  
  { 79gT+~z   
typedef Ret result_type; b6bHTH0  
} ; Y2AJ+ |  
对于双参数函数的版本: x5Bk/e'  
_6Sp QW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t.<i:#rj>l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9[4xFE?|  
  { Q ,g\  
typedef Ret result_type; X'ag)|5ot  
} ; BPrt'Nc  
等等。。。 kiEa<-]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2y4bwi  
C|bET  
template < typename Func > ,tFg4k[  
struct func_return 5BIY<B+i  
  { dtDFoETz  
template < typename T > _a, s )  
  struct result_1 vM={V$D&  
  { Rq-ZL{LR7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 203 s^K 61  
} ; b%+Xy8a  
W9&=xs6  
template < typename T1, typename T2 > w0. u\  
  struct result_2 P \I|,  
  { }>\C{ClI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?,/ }`3Vw  
} ; i8p6Xht  
} ; e-;}366}  
T{ "(\X$  
kZ~~/?B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 btB%[]  
:RYTL'hes  
template < typename Func, typename aPicker > 7<4qQ.deE  
class binder_1 y_,bu^+*  
  { z:O8Ls^\T  
Func fn; !D6]JPX  
aPicker pk; !-bB559Nv  
public : 2wn2.\v M  
`cO:<^%  
template < typename T > 4i bc  
  struct result_1 xw%0>K[  
  { 7)m9"InDI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1C.VnzRnJ  
} ; :UdF  
}Z>)DN=+  
template < typename T1, typename T2 > `oJ [u:b  
  struct result_2 2%1hdA<  
  { pAEx#ck  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~[: 2I  
} ; Dq xs+  
s2?&!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L];b< *d  
Ac6=(B  
template < typename T > %y@AA>x!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E7hhew  
  { zDp2g)  
  return fn(pk(t)); a.'*G6~Qgw  
} ^.tg7%dJ  
template < typename T1, typename T2 > b6[j%(   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qR.Q,(b|  
  { X]=t>   
  return fn(pk(t1, t2)); $e\M_hp*J  
} )"LJ hLg  
} ; m|# y >4  
NI5``BwpO  
n%-0V>  
一目了然不是么? E]6 6]+;0_  
最后实现bind l%ZhA=TKQ  
J1kM\8%b\  
+(*DT9s+  
template < typename Func, typename aPicker > iE{&*.q_}>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _|p8M!  
  { ?upM>69{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H]!"Zq k  
} 598i^z{~0%  
Al'3?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bt#N4m[X*|  
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。 zX~MC?,W1  
/xQPTT  
十一. phoenix xPgBV~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d3Rw!slIq  
H"KCK6  
for_each(v.begin(), v.end(), F?cK- .  
( DMS! a$4  
do_ 5r_|yu  
[ aT<q=DO  
  cout << _1 <<   " , " "j-CZ\]U|  
] U&xUfBDt  
.while_( -- _1), nm+s{  
cout << var( " \n " ) mTh]PPo   
) ca}2TT&t  
); !c-*O<Y  
: jx4{V  
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: m68*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 S$k&vc(0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]d`VT)~vje  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DJ%PWlK5  
a> )f=uS  
P_dJZ((X  
template < typename Cond, typename Actor > ,P Z ge  
class do_while |M_UQQAB|  
  { <1 pEwI~  
Cond cd; ]HdCt3X  
Actor act; or]IZ2^n  
public : X@f}Q`{Ymj  
template < typename T > 1sCR4L:+  
  struct result_1 [:V$y1  
  { _~pbqa,  
  typedef int result_type; *' X3z@R  
} ; Kg$ Mx  
4fzZ;2sl}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o Rzi>rr  
#[a*rD%m  
template < typename T > fzA9'i`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {iLT/i%  
  { s{" 2L{,$  
  do VD:/PL  
    { qCO/?kW  
  act(t); 0;ji65  
  } `XB 9Mi=  
  while (cd(t)); g1o8._f.  
  return   0 ; 3,=6@U  
} $g7<Y*t[  
} ; !a<ng&H^U  
+MLVbK  
KdlQ!5(?X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4aY|TN/|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :@)>r9N  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 MS]r:X6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]7mt[2 Cd  
下面就是产生这个functor的类: -gWZwW/lD  
PT9*)9<L  
Faf&U%]*`  
template < typename Actor > ~nPtlrQa#*  
class do_while_actor %#}Zy   
  { Lxk[;j+  
Actor act; rD>f|kA?L  
public : B]$GSEB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <|\Lm20 G]  
L:8q8i  
template < typename Cond > IMfqiH)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )/EO&F  
} ; 'ah[(F<*@e  
\G3rX9xG  
X|8c>_}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m9A!D  
最后,是那个do_ Bw{I;rW{2  
4{l,  
J'2X&2  
class do_while_invoker +@:x!q|^  
  { _,d~}_$`i  
public : @gtQQxf"  
template < typename Actor > |a%Tp3Q~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \_U$"/$4VH  
  { p6WX9\qS(  
  return do_while_actor < Actor > (act); Jq^T1_iqn  
} B~du-Z22IZ  
} do_; 65m"J'  
rc>6.sM %  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +t:0SRSt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {91nL'-'  
最后来说说怎么处理break和continue { buy"X4  
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。 27< Enq]  
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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