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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M=F xB;v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T>}5:,N~  
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, M dZ&A}S  
3D!5T8 @  
@kpv{`Y  
2XFU1 AW  
  class filler <j*;.yyC  
  { ^?0DP >XA  
public : PP;}e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +BVym~*^  
} ; 8$85^Of  
zVXC1u9B  
Ir`eL  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xy5lE+E_U  
,&j hlZ i  
a`&f  
96 q_ K84K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0E,8R{e  
8oUpQcim  
.y_/Uwu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +Z7th7W/,  
pk?w\A}  
r=5{o 1"  
>XY`*J^  
二. 战前分析 MBt9SXM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 UR7g`/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S{PJUAu  
T]t+E'sQ  
&Q;sSIc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _,xc[ 07  
  /* --------------------------------------------- */ !/}O>v~o  
vector < int *> vp( 10 ); [`{Z}q&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4wID]bKM  
/* --------------------------------------------- */ .z)%)PVV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E~%jX }/  
/* --------------------------------------------- */ LQ(yScA@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0y 7"SiFY  
  /* --------------------------------------------- */ YVYu:}e3)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `tHvD=`m.  
/* --------------------------------------------- */ -~v|Rt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wc,~{  
CK,7^U  
J)`-+}7$v  
B:gjAb}9T  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?&|5=>u2}$  
1._1, _2是什么? 19O,a#{KHf  
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。 &xa(BX%,c  
2._1 = 1是在做什么? =+U `-J} g  
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。 ue4Vcf  
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。 w8kOVN2b  
-R57@D>j\  
rG4';V^q  
三. 动工 MS\>DW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !G SV6  
BybW)+~  
85n1eE  
D}dn.$  
template < typename T > 4a'N>eDR  
class assignment `8^TTQ  
  { CjlKMbnBH  
T value; Svondc 4  
public : LXbP 2  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4*Q#0`um  
template < typename T2 > ^.1c{0Y^0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <F}_ /q1  
} ; )z&/_E=  
RoU55mL  
#9X70|f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^C_#<m_k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ppZDGpp  
<_3b1VhZ  
0BIy>wy:  
;.TRWn#  
  class holder Q$HG  
  { k Mu8"Az  
public : *^f<W6xc  
template < typename T > l-SAC3qhG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =bHD#o|R  
  { VY~yg*  
  return assignment < T > (t); i%/Jp[e\W>  
} q OSM}ei>s  
} ; N'g>MBdI  
bsB*533  
yp$_/p O=2  
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: W0l,cOOZJ  
$e*ce94  
  static holder _1; G*-b}f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;~"FLQg@  
_>| =L W@7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R~)\3] "2m  
而不用手动写一个函数对象。 d5oIH  
.Yf:[`Q6g  
VxVE  
 #`o2Z  
四. 问题分析 qNYN-f~@,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ||;hci O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a{R%#e\n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qWODs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EJsM(iG]~M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .w0s%T,8}^  
cUY`97bn  
五. 问题1:一致性 M7@2^G]p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n2oz"<?$S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !"\80LP  
J[4mL U  
struct holder i70w rW#k  
  { \=6l9Lrj>h  
  //  \4v]7SV  
  template < typename T > >[_f3;P  
T &   operator ()( const T & r) const f}x.jxY?  
  { LUqB&,a}  
  return (T & )r; Y*H|?uNF  
} K%^V?NP*{Z  
} ; ;xzUE`uUfJ  
,M^P!  
这样的话assignment也必须相应改动: l]8D7(g  
m+lvl  
template < typename Left, typename Right > vSi.txV2  
class assignment 5 N#3a0)  
  { kic/*v\6@  
Left l; 8 0Gn%1A9  
Right r; g7O qX \  
public : g K[YQXfTy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @te!Jgu{  
template < typename T2 > >_|O1H./4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EUN81F?  
} ; $shoasSuI  
xHz[t6;4;  
同时,holder的operator=也需要改动: gqu?o&>9  
z@B=:tf  
template < typename T > Fsif6k=4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rvXWcu-"  
  { K95p>E`9e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ">y%iE  
} [Pq}p0cD  
|MFF7z{%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a2 Y;xe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \}p6v}  
( 5tvfz%  
return l(rhs) = r; G0^2Wk[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6~1|qEe6I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o1FF"tLkN  
>h k=VyU;  
template < typename Tp > vK _?<>  
class constant_t E )5E$  
  { A-T]9f9  
  const Tp t; 2JJ"O|Ibz  
public : V3c l~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ah k8  
template < typename T > C4~;yhz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &?*V0luP)  
  { eC[$B99\  
  return t; gG-BVl"59  
} 1@QZnF5[  
} ; /+\uqF8F  
V>A .iim  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -Xxqm%([71  
下面就可以修改holder的operator=了 x)rM/Kq  
{j:hod@-:5  
template < typename T > <xgTS[k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PzA|t;*  
  { ~~SwCXZ+b^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MD|5 ol9  
} ;S57w1PbVA  
(&+kl q  
同时也要修改assignment的operator() 0Sgaem`  
:yeq(o K,  
template < typename T2 > 8;Yx<woR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b+f'[;  
现在代码看起来就很一致了。 mxz-4.  
BbgnqzU  
六. 问题2:链式操作 1#0{@35  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZE2$I^DY-  
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。 0IfKJ*]M  
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。 XI22+@d6  
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。 Kd=%tNp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uoXAQ6k  
L7V G`h;  
template < typename T > \>7^f 3m  
struct result_1 O }(VlR2  
  { ^V#@QPK9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lsy?Ac  
} ; GQ9\'z#+  
1$%V{4bJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^sVX)%  
76Vl6cPu>  
template < typename T > Er+nk`UR_  
struct   ref j4;0|zx-i  
  { A9kzq_ 3  
typedef T & reference; Zxbo^W[[  
} ; Fv Jd8kV  
template < typename T > Vv8jEZ8  
struct   ref < T &> V( -mD  
  { *{y K 8  
typedef T & reference; {6~l$  
} ; []A%<EI7  
/k<WNZM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C\di7z:  
!kE-_dY6)  
template < typename T > AKRTBjG"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e(I =^#u6  
  { hrhb!0  
  return l(t) = r(t); ^9 ePfF)5  
} F$hY KT2|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LWHd~"eU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qHP78&wUx  
^",ACWF4Sk  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |jVM&R2s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }C#;fp"L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @ )-$kk*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k31I ysh  
最后的布局是: 5<ux6,E1{  
                Add |'{zri|A"  
              /   \ aMvI?y {  
            Divide   5 $pFo Rv  
            /   \ Q~j`YmR|  
          _1     3 XLH+C ]pfr  
似乎一切都解决了?不。 vsr[ur[eP  
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。 cg*)0U-_(  
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。 *0>mB  
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: .?!N^_ Ez3  
V`7FKL@"  
template < typename Right > ^pe{b9c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +{L<? "  
Right & rt) const YBP:q2H  
  { K!]1oy'V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M>>qn_yq4  
} ,i,q!M{-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v0ES;  
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。 yNqe8C,>e  
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。 CBD6bl|A  
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。 zBJ7(zh!  
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。 ea 00\  
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? zA!0l*H  
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: _dJ{j   
<1.A=_ M  
template < class Action > ulER1\W  
class picker : public Action "eWYv3z~-  
  { & _g TD  
public : @;H,gEH^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I~9hx*!%%  
  // all the operator overloaded E)9yH\$6  
} ; wlEo"BA  
IW% |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。 `QUy;%+  
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: 4)<~4 '  
(Gw,2 -A  
template < typename Right > }Iz7l{al   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _+^ 2^TW  
  { S9>0t0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); acw4B5]  
} 3,Q^& 1  
0`I-2M4F*Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a /:@"&Y  
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。 bgK<pi)d  
|-CnT:|o  
template < typename T >   struct picker_maker "/nNM{^  
  { !E-Pa5s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3^Q]j^e4Ny  
} ; ^+1#[E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q26qNn bK  
  { LT,?$I  
typedef picker < T > result; F1Hh7 F  
} ; N?m0US u*  
vQa'S-@u  
下面总的结构就有了: <6G1 1-K  
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。 ??i4z[0M  
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。 w1|A5q'M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0^8)jpL$<9  
至此链式操作完美实现。 W(Uu@^  
4#'(" #R  
6Vbzd0dk  
七. 问题3 7oR:1DX w|  
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。 ) 9oH,gZ  
)#}mH@  
template < typename T1, typename T2 > U7DCx=B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DtEwW1J  
  { $L2%u8}8:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wV)}a5+  
} \xUe/=  
!!:LJ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d.2mT?`#  
vi)%$~  
template < typename T1, typename T2 > PccB]  
struct result_2 3J=Y9 }  
  { dna6QV>A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N|Sf=q?Ko  
} ; <soz#}e  
S i nl  
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? ~-83Q5/[  
这个差事就留给了holder自己。 //&j<vu s  
    N7s'6(`=X  
Jz!Z2c  
template < int Order > ,o7hk{fR*  
class holder; lMz<s  
template <> :Yj) CGl$  
class holder < 1 > \i[BP  
  { Z^9/v  
public : )C.yF)Ql  
template < typename T > :vL1}H<  
  struct result_1 1H,g=Y4f%  
  { 7 ua6l[c  
  typedef T & result; `:eViVl6e  
} ; ,JEbd1Uf  
template < typename T1, typename T2 > >z`,ch6~  
  struct result_2  A, PlvI  
  { 1[*{(e  
  typedef T1 & result; +]@Az.E  
} ; lI/0:|l  
template < typename T > S',9g4(5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K"V:<a  
  { aRc'  
  return (T & )r; \Yoa:|%*y  
} sIl33kmv  
template < typename T1, typename T2 > vwr74A.g0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {@u<3 s  
  { XIWm>IQ[)  
  return (T1 & )r1; (#oycj^<  
} ;_:Ool,  
} ; a0*2) uL}  
8:.nEo'  
template <> e2C<PGUUB  
class holder < 2 > Ft@Wyo`^  
  { !%Y~~'5 h  
public : ZE `lr+_Y  
template < typename T > ==cd>03()  
  struct result_1 %o}(sShS  
  { {NCF6M k  
  typedef T & result; s(_+!d6  
} ; 8)VgS &B~  
template < typename T1, typename T2 > c[ht`!P  
  struct result_2 3g~^LZ66  
  { $iM=4 3W  
  typedef T2 & result; QI_59f>  
} ; ]/T -t1D  
template < typename T > XW L^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &)pK%SAM  
  { fB+b}aoV  
  return (T & )r; ap}5ElMR  
} YGsS4ia*4i  
template < typename T1, typename T2 > m/`IGT5J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fRm}S>Nibb  
  { p[WX'M0f  
  return (T2 & )r2; qXXGF_Q  
} zEw >SP1,  
} ; 2>\\@ 1  
{5%/T,  
+^6}   
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> >。 n$2RCQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \nqo%5XL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jLcHY-P0V  
+@VYs*&&  
return l(i, j) = r(i, j); G*\h\ @  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,kgF2K!  
)uP[!LV[e  
  return ( int & )i; Zwe[_z!*D  
  return ( int & )j; J`#` fX  
最后执行i = j; 4B?!THjk  
可见,参数被正确的选择了。 #\bP7a +  
NfE.N&vI_c  
' 9J|=z9.  
Xev54!619  
4%*hGh=  
八. 中期总结 /!Z^Y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sygH1|f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TD04/ ISHT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @<_`2eW'/R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =z:U~D  
P ,K\  
H:a|x#"  
_ ^7|!(Sz  
T`$KeuL  
v\ZBv zd  
九. 简化 p-GT`D  
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。 AV@\ +0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G5Q!L;3HZ  
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: jiIST^Zq#t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l9{#sas  
  +-*/&|^等 v9}[$HWx  
2. 返回引用。 H]&!'\aUz  
  =,各种复合赋值等 ;^l_i4A  
3. 返回固定类型。 w 7tC|^#G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |Vx~fKS\  
4. 原样返回。 -O&"|   
  operator, FQf #*  
5. 返回解引用的类型。 Xy#V Q{!  
  operator*(单目) JZ`L%  
6. 返回地址。 N_C_O$j  
  operator&(单目) <?$kI>Ot  
7. 下表访问返回类型。 H?}wl%  
  operator[] -Gsl[Rc0H;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j"<Y!Y3  
  operator<<和operator>> NMjnL&P`  
0 15Owi  
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。 ~SV Q;U)-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /aUFc'5  
Z|^MGyn  
template < typename Left > CKTrZxR"  
struct value_return qmmv7==  
  { Q?;C4n4]l  
template < typename T > L2U x9_S  
  struct result_1 GYgWf1$8_D  
  { da*9(!OV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v`)m">e*w  
} ; $(>f8)Uku(  
&]nd!N  
template < typename T1, typename T2 > Um ;kd&#x  
  struct result_2 KR3-Hb4  
  { :'w?ye[e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r#xk`a  
} ; ?^3B3qqh9  
} ; Mn"/#tXL-  
Riql,g/  
9YSVK\2$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  3t  
;]h.m)~|  
下面我们来剥离functor中的operator() ,L-C(j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^`&HWp  
|t\KsW  
return l(t) op r(t) ci7~KewJ*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _hoAW8i  
return op l(t) ida*]+ ~  
return op l(t1, t2) 11*"d#  
return l(t) op |h1^G v  
return l(t1, t2) op tL8't]M,  
return l(t)[r(t)] g)M#{"H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N&B>#:  
dy_.(r5[L]  
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: \r]('x3S  
单目: return f(l(t), r(t)); Za\RM[Z!I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }'jV/  
双目: return f(l(t)); Kcn\g.  
return f(l(t1, t2));  EW5]!%  
下面就是f的实现,以operator/为例 x_ySf!ih  
k E_ky)  
struct meta_divide ry,}F@P&  
  { sM9- 0A  
template < typename T1, typename T2 > X'2Gi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JfKg_&hM  
  { jI#z/a!j:  
  return t1 / t2; bD@@tGr;W  
} Orc>.~+f%A  
} ; {@\/a  
}9Q f#&o  
这个工作可以让宏来做: YnxU(v'\  
kt<@H11  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #! @m y  
template < typename T1, typename T2 > \ <W|1<=z(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,$i<@2/=m  
以后可以直接用 Qrz*Lvle h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X0x_+b? _  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I:/4t^%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -CElk[u  
;7 "Y?*{  
oF&IC j0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Z`"n:'&  
Rc%PZ}es  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z>HNe9pr  
class unary_op : public Rettype lDU#7\5.  
  { </hR!Sb]  
    Left l; O &\<FT5  
public : qqD0R*(C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mE_iS?1  
agTK =  
template < typename T > /^ QFqM;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iXnx1w   
      { #?5VsD8  
      return FuncType::execute(l(t)); @ YrGyq  
    } 573~-Jvx  
j~$ )c)h"  
    template < typename T1, typename T2 > c8tP+O9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p(7c33SyF  
      { x[a'(5PwY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lzI/\%  
    } " xxXZGUp  
} ; 4= $!_,.  
tpz=} q  
^X(_zinN"  
同样还可以申明一个binary_op [sptU3,2U  
TQ2i{e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $WM8tF?H  
class binary_op : public Rettype `bi k/o=%  
  { 2q$X>ImI$  
    Left l; :!hk~#yvJ9  
Right r; DMRs}Yz6  
public : vy:6_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u4xA'X'~R  
;9Hz{ej  
template < typename T > ^zkd{ov  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `O jvt-5}E  
      { I@c0N*(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X[Y #+z4  
    } `ITDTZ J  
I>8 Bc  
    template < typename T1, typename T2 > 6vZt43"m?\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I BF.&[[S  
      { Q)9369<A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >0ssza  
    } =1_jaDp  
} ; gFgcxe6  
H.f9d.<W%  
g')?J<z   
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 8Y]u:v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w`"W3(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OHQ3+WJ  
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。 ~'|&{-<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bwT"$Ee  
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。。。 WoJ]@Me8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kv[OW"8t  
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) Psg +\14  
下面是修改过的unary_op 8g&uE*7N  
~V|KT}H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1. xw'i  
class unary_op 7?*~oVZW  
  { wP+'04H0  
Left l; 8HB?=a2Q<'  
  >E{#HPpBi  
public : "F04c|oR<X  
FUH *]U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Pm'.,?"  
$d5&~I  
template < typename T > ]q@rGD85K  
  struct result_1 7?)m(CFy  
  { H74NU_   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N7%=K9  
} ; &Qz"nCvJ  
48W:4B'l9  
template < typename T1, typename T2 > _zAc 5rS  
  struct result_2 Uia)5zz8  
  { >f3k3XWRT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -{.h\  
} ; REeD?u j  
^?JEyY  
template < typename T1, typename T2 > <$Xn:B<H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G>9'5Lt  
  { tauP1&%oH{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :6qUSE  
} {5?!`<fF  
IiQWs1  
template < typename T > Yf%[6Y{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $H %+k?  
  { Au%Wrk3j  
  return OpClass::execute(lt(t)); a2 IV!0x  
} L|vaTidc0  
Bx_8@+  
} ; 1WZKQeOo  
mk$Yoz  
X*D5y8<  
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 Z.Lx^h+U  
好啦,现在才真正完美了。 WcQZFtW  
现在在picker里面就可以这么添加了: #<^/yoH7C6  
rQAbN6  
template < typename Right > ]&; G\9$y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (*c`<|)  
  { -#:Y+"'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !^Qb[ev  
} .'+|>6eU  
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。 \3 O-} n1S  
y^vfgP<@  
S<)RVm,!e  
$]`'Mi  
~%::r_hQ  
十. bind :5n"N5Go  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +$Ddd`J'  
先来分析一下一段例子 oC;l5v<  
'ocwXyP,  
,L8I7O}A;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cftn`:(&8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zYNM<W;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ` Mv5!H5l  
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。 -+Awm{X_@  
我们来写个简单的。 j/; @P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pU\xzLD  
对于函数对象类的版本: zS>:7eG  
xw/h~:NT  
template < typename Func > UOOR0$4  
struct functor_trait +5seT}h  
  { MWp\D#H  
typedef typename Func::result_type result_type; *U5> j#,  
} ; p3'mJ3MA  
对于无参数函数的版本: N:sECGS,  
 G$cq   
template < typename Ret > (D +{0 /  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jh/M}%@|  
  { D q_{O  
typedef Ret result_type; b smoLT  
} ; [ a65VR~J  
对于单参数函数的版本: RF\1.HJG  
oVxV,oH(  
template < typename Ret, typename V1 > tkUW)ScJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y}H*p  
  { ? geWR_Z  
typedef Ret result_type; {?kKpMNNn  
} ; y("0Xve  
对于双参数函数的版本: <aQ; "O~   
M<|~MR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1\7"I-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \!4ghev3  
  { ?yd(er<_f  
typedef Ret result_type; 9_CA5?y$:  
} ; Ozh^Q$>u  
等等。。。 |rms[1<_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #uDBF  
D;T r  
template < typename Func > k%4A::=  
struct func_return l%)=s~6z  
  { yvH #1F`{q  
template < typename T > IQ27FV|3  
  struct result_1 QP-<$P;~  
  { - EX3' [*'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N_WA4?rB  
} ; \Lh<E5@]  
9"u @<]  
template < typename T1, typename T2 > Rc m(Y7  
  struct result_2 "Jv,QTIcS  
  { I! eSJTN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H:nu>pz t  
} ; =B 4gEWR  
} ; VAB&&AL  
8aIf{(/k  
0m| Gp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S.)8&  
z$im4'\c  
template < typename Func, typename aPicker > Xrzh*sp  
class binder_1 {G*:N[pJp  
  { E0?\DvA  
Func fn; eG)/&zQ8  
aPicker pk; R?e7#HsJ  
public : cB"F1~z  
o3[sF  
template < typename T > cX]{RVZo-/  
  struct result_1 Q)|LiCR,  
  { Wg;TXs/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $vicHuX!  
} ; PQI,vr'R  
+cOI`4`$  
template < typename T1, typename T2 > eVK<%r=  
  struct result_2 Q24:G  
  { QvQf@o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u5)A+.v  
} ; y:``|*+  
M6d w~0e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o>,z %+  
{<{G 1y~  
template < typename T > V6!73 iY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?b''  
  { 7VZ JGRnn  
  return fn(pk(t)); u0H`%m  
} gB{R6 \<O  
template < typename T1, typename T2 > T_B.p*\BM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tMk>Bx9[  
  { .aH?H]^  
  return fn(pk(t1, t2)); }Knq9cf  
} (uxQBy  
} ; =y(YMWGS  
 !'t2  
<"Cwy0V kp  
一目了然不是么? - 5Wt9  
最后实现bind i&G`ah>  
EG8R*Cm,}  
JfINAaboi  
template < typename Func, typename aPicker > 4J$f @6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >-o:> 5  
  { cz~FWk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !?M_%fNE  
} *R6eykp  
d/zX%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uR @Wv^  
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。 Zdg{{|mm  
: MmXH&yR  
十一. phoenix >2{HH\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: # i=^WN<V  
;p"XCLHl  
for_each(v.begin(), v.end(), `.-k%2?/  
( =F-^RnO%\  
do_ _SW a3O#'  
[ Br^b%12ZRS  
  cout << _1 <<   " , " } $c($  
] {O oNhN9  
.while_( -- _1), toZI.cSg4  
cout << var( " \n " ) n#'',4f  
) R[-:-8  
); )Nd:PnA  
\4X{\ p<  
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: TB[2!ZW  
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 ?vNS!rY2&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0A 4|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X}FF4jE]D(  
,#;ahwU~s  
IL"#TKKv  
template < typename Cond, typename Actor > E4ee_`p  
class do_while fy4JW,c  
  { bUB6B  
Cond cd; rAdcMFW  
Actor act; 7B2Og{P  
public : iDxgAV f*  
template < typename T > .7rsbZzs  
  struct result_1 <aD+Ki6  
  { `7n,(  
  typedef int result_type; XdVC>6  
} ; UVU*5U~  
vt=S0X^$yc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CfnCi_=[`  
/VZU3p<~  
template < typename T > PS]X Lz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 g==98>cg  
  { 3yX^R^`  
  do %6:2cR  
    { 78#ud15Ml  
  act(t); ;9sVWJJCw  
  } )pH{b]t  
  while (cd(t)); qz2d'OhmtH  
  return   0 ; ]g!<5 w  
} V1qHl5"  
} ; 0evZg@JP`  
@h8~xs~DG  
lv&wp@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @"2-tn@q_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9 9-\cQv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;<rJ,X#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]`m5!V_Y  
下面就是产生这个functor的类: 86VuPV-  
B ~GyS"  
3=I Q  
template < typename Actor > C@W0fz  
class do_while_actor O$^YUHD  
  { KJSy7F  
Actor act; q=(wK&  
public : fE}}>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _RVXE  
h UDEjW@S  
template < typename Cond > 014!~c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [%q":Ig  
} ; %hQ`b$07t  
Z)0R$j`2  
dGN*K}5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @) wXP@7  
最后,是那个do_ }c:0cl  
8t; nU;E*  
9r}} m0  
class do_while_invoker b5C #xxIO  
  { $]86w8?-N  
public : ? ~8V;Qn  
template < typename Actor > tO$M[P=b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ``D-pnKK  
  { tzPe*|m<  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hqv(X=6E0  
} ]F! ,Jx  
} do_; kY&j~R[C  
:l{-UkbB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W=+ag<@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SM?<woY=*  
最后来说说怎么处理break和continue d7Z\  
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。 u]-$]zIH  
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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