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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y<p zy8z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |8&-66pX  
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, IWjR0  
n0rerI[R  
0Jm]f/iZ  
M&uzOK+  
  class filler *.kj]BoO  
  { )u39}dpeu  
public : TK; \_yN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jd ["eI  
} ; \We"?1^  
gB(9vhj $  
R&6n?g6@/V  
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: Ms.PO{wb  
b%Wd<N2  
6RK ~Dl&g  
wqJ*%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -'80>[}q/  
KK:N [x  
HA$Y1}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +VSZhg,Np8  
>$2E1HW.  
0Vf)Rw1%I  
WwW"fkv  
二. 战前分析 "Jb3&qdU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6 0`+ 9(^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 V3## B}2[Y  
.|T2\M  
j h; 9 [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,+~2&>wj  
  /* --------------------------------------------- */ YV*b~6{d  
vector < int *> vp( 10 ); zLh Fbyn(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D ~Z=0yD  
/* --------------------------------------------- */ fk+1#7{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JYPxd~T/-  
/* --------------------------------------------- */ R"NGJu9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); + Qt[1Xq  
  /* --------------------------------------------- */ O4T'o.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >Cvjs  
/* --------------------------------------------- */ O'fk&&l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uii7b 7[w  
mj)PLZ]  
0[.3Es:_  
?RDO] I>  
看了之后,我们可以思考一些问题: !&W|myN^  
1._1, _2是什么? 3a'q`.L  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >b'w'"  
2._1 = 1是在做什么? m)r]F#@/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z)NrhJC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 X&s7% ]n+  
; VBpp<  
Te+^J8  
三. 动工 ?gLAWz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zyDZ$Dhka  
q'.;W@m  
jA,|JgN|n  
sv' Gt1&"Z  
template < typename T > _D-5}a"  
class assignment @.k5MOn  
  { JPLI @zX^  
T value; i(0hvV>'  
public : b7!UZu]IEv  
assignment( const T & v) : value(v) {} y5_XHi@u~o  
template < typename T2 > q8/ihA6:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >&1um5K  
} ; h`lmC]X _  
wk@yTTnb  
i *B:El1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %lV@:"G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rhIGOk1k  
WV2~(/hX&  
R>*g\}9Zh3  
W<Z$YWr  
  class holder N#UXP5C(  
  { dhW<p 5  
public : GQ<Ds{exs>  
template < typename T > `dO}L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YN^T$,*  
  { \e|U9;Mf  
  return assignment < T > (t); pisB,wP$2  
} v J-LPTB  
} ; 6|^0_6_  
EI\v  
E+z18Lf?  
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: F@1d%c  
V!xwb:J  
  static holder _1; wLUF v(&C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jN6b*-2  
5>P7]?U.]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qOi5WX6F/  
而不用手动写一个函数对象。 U*qNix  
69/?7r  
)v1CC..  
Q&PB]D{  
四. 问题分析 `L\)ahM  
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" JGO  
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。 Y\p $SN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G?/c/rG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bDWeU}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -\Z `z}D  
_q)!B,y-/N  
五. 问题1:一致性 g4wZvra6%)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %$TEDr!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |s f*hlrJ  
`hzrfum4  
struct holder c#QFG1  
  { Qn.[{rw  
  // $O9Xx  
  template < typename T > ^=0 $  
T &   operator ()( const T & r) const A,BEKjR~J  
  { !)c=1EX]"  
  return (T & )r; }lP5 GT2  
} Pz@/|&]  
} ; 94{)"w]  
.oR3Q/|k]  
这样的话assignment也必须相应改动: etyCrQ ?U  
>zmzK{A=  
template < typename Left, typename Right > s<&[\U  
class assignment gvyT-XI  
  { 0^#DNq*NQ  
Left l; TJOvyz`t  
Right r; 2+'|kt2  
public : [bjN f2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cJ/]+|PQ  
template < typename T2 > p)3nyN=|_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XdsJwn F  
} ; 9&K/GaG  
3SNL5  
同时,holder的operator=也需要改动: \84v-VK  
=& -[TPW  
template < typename T > %{C)1*M7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OCnFEX"  
  { =yqHC<8:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GaBTj_3  
} A-wRah.M  
mp\%M 1<  
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。  &?+WXL>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {DBIonY];  
kdcQw7G  
return l(rhs) = r; t1ze-Ht;  
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。 [X/(D9J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *)>do L  
ai;\@$ cq  
template < typename Tp > M35Ax],:^  
class constant_t 6I|A- h  
  { wsnK3tM7-  
  const Tp t; /P+q}L %  
public : gyu6YD8L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r]LCvsVa  
template < typename T > Hk;-5A|9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #w>~u2W  
  { E4HU 'y~  
  return t; 5~r2sCDPk  
} saW!9HQj  
} ; Hwu4:^OL|  
-9o{vmB{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]ii+S"U3  
下面就可以修改holder的operator=了 z%:&#1)  
&[j]Bp?  
template < typename T > +K{LQsR]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5=Lq=,K$  
  { lS9n@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gv~p  
} nPA@h  
$<w)j!  
同时也要修改assignment的operator() '*R%^RK  
$1 @,Qor  
template < typename T2 > YD&_^3-XM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zxKCVRJ  
现在代码看起来就很一致了。 l [%lE  
W3JF5*  
六. 问题2:链式操作 0=![fjm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 97LpY_sU  
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。 ^oeJKjJ  
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。 `\b+[Nes  
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。 T+CajSV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Vb)zZ^va+  
WzlC*iv  
template < typename T > '6S%9ahE  
struct result_1 4JO@BV>t  
  { 3QCVgo i\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (|u31[  
} ; :&yDqoQKJ  
R$6qoqv{yG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3!#/k+,C  
u#jC#u^M  
template < typename T > `9 [i79U  
struct   ref ( ?Q|s,  
  { oH-8r:{  
typedef T & reference; 8cdsToF(e.  
} ; !7 _\P7M  
template < typename T > x$B&L`QV  
struct   ref < T &> NFyMY#\]  
  { rt!r2dq"  
typedef T & reference; m<@z}%v-  
} ; /A07s[L  
RKuqx:U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :zp`6l  
M_1;$fWq  
template < typename T > , =y#m- 9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PK:2xN:=  
  { ^v :Zo  
  return l(t) = r(t); IeTdN_8  
} sb.J bE8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 jP=Hf=:$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nhH;?D3  
9&  
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 +5X DF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -Kxc$}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VmvQvQ/9R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6 /Y1 wu  
最后的布局是: G|4^_`-  
                Add 8r:M*25  
              /   \ R7_VXvm>z  
            Divide   5 dULS^i@@  
            /   \ vg\/DbI'  
          _1     3 5:_hP{ @  
似乎一切都解决了?不。 8Y{s;U0n  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |b.z*G  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 r"wtZ]69  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: f )NHM'  
P:{<*`q  
template < typename Right > }[!92WS/ee  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1W,(\'^R  
Right & rt) const x` /)g(  
  { AEg(m<t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WUoOGbA `  
} Y A&`&$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kgW @RD|  
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。 8q^o.+9  
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。 ^mPPyT,(  
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。 Poy^RpnX  
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。 &m'kI  
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? ?Rr2/W#F  
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: X?Pl<l&  
" ;NRzY  
template < class Action > P3o @gkXP  
class picker : public Action p]&j;H.  
  { \caH pof  
public : kfrY1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q mQfLz7&x  
  // all the operator overloaded Z" v<0]rN  
} ; x]4Kkpqm  
+t!S'|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。 k*Nr!Z!}  
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: v#oi0-9o[  
w# y2_  
template < typename Right > @wN G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lj[, |[X7`  
  { Z~u9VYi!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EbK0j?  
} a)s;dp}T%  
p]gT&[iJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {6,|IGAq V  
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。 A o/vp-e  
e x?v `9  
template < typename T >   struct picker_maker UT]?;o"  
  { K`6z&*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,T5u'";  
} ; r@}bDkx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m,MSMw1p  
  { xBM>u,0.F  
typedef picker < T > result; zF&=U`v  
} ; @F5f"8!.\  
5W? PCOh\  
下面总的结构就有了: jgu*Y{ocm  
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。 k4\UK#ODe  
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。 w4};q%OBj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6(V /yn ~  
至此链式操作完美实现。  HEF?mD3h  
j;nb?;  
n=sXSxl  
七. 问题3 Tx>K:`oB  
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。 O l@_(U  
aMuVqZw  
template < typename T1, typename T2 > O[q\e<V<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5f7zk  
  { DtxE@,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kdrod[S  
} p .K*UP  
-*ELLY[  
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: _^S]gmE  
eVz#7vqv   
template < typename T1, typename T2 > HIc a nk  
struct result_2 d IB }_L  
  { Snw3`|Y~<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MXp3g@Cz  
} ; [0;buVU.  
[AzO:A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z*! O:/B  
这个差事就留给了holder自己。 {3\R|tZh,`  
    Pcd *">v  
e{w>%)rcP  
template < int Order > x_w~G]! /  
class holder; .TB"eUy  
template <> @R6 ttx  
class holder < 1 > #?O &  
  { cu9Qwm  
public :  #@.-B,]  
template < typename T > Ve 3 ;  
  struct result_1 udk.zk  
  { ).412I  
  typedef T & result; Y}G_Z#-!  
} ; ?8V UO x  
template < typename T1, typename T2 > z}4L=KR\v  
  struct result_2 8 ;gXg  
  { #CUz uk&  
  typedef T1 & result; s'HD{W`  
} ; PO-"M)M  
template < typename T > s}5+3f$f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \.{AAj^qD  
  { 7 h=QW5  
  return (T & )r; Tenf:Hm/k  
} $9!D\N,}]C  
template < typename T1, typename T2 > c WAtju?L;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lHfe<j]  
  { [j,txe?n  
  return (T1 & )r1; r|<DqTc6l  
} x34f9! 't  
} ; X$?3U!  
@\P4/+"9  
template <> xi~uv?f  
class holder < 2 > .giz=* q+  
  { P 1>AOH2yG  
public : ?}p:J{  
template < typename T > _c(4o:  
  struct result_1 \fWW'  
  { k\)Cw  
  typedef T & result; _wDS#t;!M  
} ; I s57F4[}  
template < typename T1, typename T2 > dE`-\J  
  struct result_2 |AhF7Mj*  
  { /1w2ehE<  
  typedef T2 & result; j+4H}XyE  
} ; El2e~l9  
template < typename T > is^pgKX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1=}qBR#scY  
  { bJ /5|E?  
  return (T & )r; AvJ,SQt  
} H1:be.^YP  
template < typename T1, typename T2 > _~'+Qe_o$5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <W)u{KS#TY  
  { Q%S9fq,q  
  return (T2 & )r2; wBk@F5\<  
} bO5k6i  
} ; c:!zO\P#  
LtgXShp_!  
FqFapRX66Z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =}!Mf'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  |J5 =J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: arK_oh0B  
266oTER]v:  
return l(i, j) = r(i, j); SGc8^%-`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F/d7q%I  
u"xJjS  
  return ( int & )i; bvBHYf:^  
  return ( int & )j; K4Dp:2/K%  
最后执行i = j; UaG1c%7?X  
可见,参数被正确的选择了。 %(/!ljh_  
F^$led1/F  
Ter :sge7  
">81J5qgd  
B?rSjdY4  
八. 中期总结 (h-*_a}F4  
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: m#/_x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +k<w!B*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SlLw{Yb7\.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s) O[t  
lK'Rn~  
7xo4-fIuT  
qSCv )S(  
Z(>'0]G  
#L}+H!Myh  
九. 简化 ~I}9;XT  
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。 ?']h%'Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p{dwZ_gl  
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: %6%<?jZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T^<>Xiam  
  +-*/&|^等 ^rl"rEA  
2. 返回引用。 Q:C$&-$  
  =,各种复合赋值等 S/ywA9~3Q  
3. 返回固定类型。 >kZ57,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2?C`4AR[2H  
4. 原样返回。 \vfBrN  
  operator, 6(|d|Si *c  
5. 返回解引用的类型。 `i +g{kE2M  
  operator*(单目) 5qUTMT['T  
6. 返回地址。 )+")Sz3zx  
  operator&(单目) ?Ucu#UO  
7. 下表访问返回类型。 iTh:N2/-vc  
  operator[] %%ae^*[!n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]'~vI/p  
  operator<<和operator>> KfCoe[Vv  
&5{xXWJK  
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。 60=m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FSuAjBl0-  
q*![AzFh  
template < typename Left > DD9?V}Yx  
struct value_return fEE /-}d  
  { H=g.34  
template < typename T > \,Lo>G`!  
  struct result_1 Hy"x  
  { 2O"P2(1}v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $eV$2p3H  
} ; ,vqr <H9e  
D0(xNhmKz  
template < typename T1, typename T2 > I V%VU  
  struct result_2 \AUI|M;'  
  {  8@{OR"Ec  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4Tc&IwR  
} ; ZlYPoOq  
} ; -V"22sR]  
'1fNBH2  
t%zpNd2lk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait . #Z+Z  
+(D$9{y   
下面我们来剥离functor中的operator() qa(>wR"mT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CxhY$%C (L  
X7UuwIIP  
return l(t) op r(t) &bz:K8c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v1k)hFjPK  
return op l(t) ffXyc2o  
return op l(t1, t2) G'zF)0oD  
return l(t) op Ogt]_  
return l(t1, t2) op qQi.?<d2"s  
return l(t)[r(t)] 8By,#T".  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j#~Jxv%n  
/<CSVJ_r  
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: ^[Ua46/"m  
单目: return f(l(t), r(t)); *?+V65~dW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c(co\A.]:6  
双目: return f(l(t)); Sx:Ur>?hd5  
return f(l(t1, t2)); =z?%;4'|  
下面就是f的实现,以operator/为例 nhSb~QqEh  
b5m=7;u*h  
struct meta_divide dw~p?[  
  { $wYtyN[  
template < typename T1, typename T2 > @cRZk`|1n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y~ G.V,0  
  { ; UiwH  
  return t1 / t2; ;Zj]~|  
} bsxTqJ  
} ; iyVB3:M  
'sp-%YlM -  
这个工作可以让宏来做: GEjd7s]C  
FLoNE>q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /sR%]q |L  
template < typename T1, typename T2 > \ G5dO 3lwq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  Pi%%z  
以后可以直接用 7@.cOB`y@3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p\C%%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 k{tMzx]F__  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )CI1;  
,U*)2`[  
|8%m.fY`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VN4yn| f/  
2>} xhQJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Cp^@zw*/  
class unary_op : public Rettype iFSJL,QZ3  
  { @ P@c.*}s  
    Left l; xRu Fuf8  
public : Md)zEj`\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _qvK*nE  
,=(Z00#(  
template < typename T > M >:]lpRK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >$gG/WD?KR  
      { Lf:uNl*D  
      return FuncType::execute(l(t)); pqvOJ#?Q}=  
    } 8$|8`;I(  
M:Er_,E  
    template < typename T1, typename T2 > JB</euyV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dAP|:&y@  
      { f:zFFpP.j@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7;.xc{  
    } >}~#>Ru  
} ; |CgnCUv+  
2c<&eX8"  
eLwTaW !C  
同样还可以申明一个binary_op N-lGa@ j  
EG'[`<*h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "HD+rmUEH  
class binary_op : public Rettype qLncn}oNM  
  { h9$ Fx  
    Left l; PI A)d-Z  
Right r;  O#nR>1h  
public : ?3z-_8#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fsO9EEn7 X  
Jxf~&!zR  
template < typename T > {P8[X@Lu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [MX;,%;;  
      { 5q{h 2).)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2Zuq?1=  
    } c_{z(W"  
+c:3o*  
    template < typename T1, typename T2 > @Un/c:n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1{pmKPu  
      { f#%JSV"7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HQ!Xj .y  
    } U5Erm6U:  
} ; < (RC|?  
:&}odx!-!C  
ZWc+),X  
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 W [[oSqp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K*K1(_x=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rh2LGuo4m  
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。 MB);!qy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >-T`0wI  
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。。。 di9!lS$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &a> lWE  
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) I4H`YOD%  
下面是修改过的unary_op I9$c F)zk  
fnzy5+9"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 78n}rT%k1  
class unary_op !yjo   
  { 0m[dP  
Left l; `U!y&Q$,  
  W!$zXwY}(  
public : X{Yw+F,j  
[}nK"4T"Ri  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {hSGv   
S6nhvU:  
template < typename T > u%|zc=  
  struct result_1 &0N<ofYX  
  { Pvo#pY^dXX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]>##`X  
} ; ofc.zwH  
ske@uzAz  
template < typename T1, typename T2 > ]7sx;KFv  
  struct result_2 FD7H@L5  
  { Rz%e>)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KcGsMPJ  
} ; $BN15x0/:~  
1N`vCt]w  
template < typename T1, typename T2 > 4Tzd; P6_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *xRc * :0  
  { ~yJ4qp-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UyYfpL"$A"  
} 7D"%%|: h  
S^RUw  
template < typename T > W-2i+g)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4\X||5.c  
  { <~Q i67I  
  return OpClass::execute(lt(t)); -xmf'c9P  
} `hh9"Ws%  
Lf}8qB#Y  
} ; Y8s;w!/  
rp! LP#*  
 aA*9,  
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 i`U: gw  
好啦,现在才真正完美了。 6o3T;h  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6/ g%\ka  
)-P!Ae_.v  
template < typename Right > #m. AN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `{<frB@  
  { %Tcf6cK"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #mc!Wt 10  
} }Ag|gF!_  
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*S[eqMJc  
uF(k[[qaiN  
x2wg^$F*oO  
uZjI?Z.A  
r((Tavn  
十. bind #Fd W/y5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Rc$h{0K8  
先来分析一下一段例子 w8M2N]&:  
q|#MB7e/  
 y).P=z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V% axeqs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kl7A^0Qrz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L ^Y3=1#"g  
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。 )@7DsV/M  
我们来写个简单的。 [$\>~nj=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gp  
对于函数对象类的版本: -e`;bX_N)  
I@Z)<5Zf  
template < typename Func > Agy <j   
struct functor_trait is#8R:7.:  
  { tB6k|cPC  
typedef typename Func::result_type result_type; U{1z;lJ  
} ; KsdG(.I+ek  
对于无参数函数的版本: o"_=K%9  
UVX"fZ)  
template < typename Ret > SE`l(-tL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YB!!/ SX4  
  { UmP'L!  
typedef Ret result_type; L7q |^`  
} ; ZlR!s!vv  
对于单参数函数的版本: ?ApRJm:T  
T%I&txl  
template < typename Ret, typename V1 > g()m/KS<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vjK, I9  
  { it}-^3A M  
typedef Ret result_type; `BT*,6a  
} ; aWvd`qA9r  
对于双参数函数的版本: Eb@MfL  
(([I]q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K5flit4-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DX@}!6|T  
  { MW@DXbKVl  
typedef Ret result_type; UC!5 wVY  
} ; LM1b I4  
等等。。。 7:o+iP46  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M\UWWb&%\  
a!t V6H  
template < typename Func > Dd/}Ya(Gi  
struct func_return !<Z{@7oH  
  { Zoow*`b|$U  
template < typename T > |=3 *;}  
  struct result_1 XZO<dhZX:  
  { 2V$9ei6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QkX@QQ T?  
} ; V\zsDP  
N(R,8GF5G  
template < typename T1, typename T2 > iQqbzOY  
  struct result_2 r<(kLpOH%  
  { <nA3Sd"QfV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NgxO&Zp  
} ; bOXh|u_3i  
} ; SJ(9rhB5*.  
g{a d0.y,  
tc/jY]'32  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nHU3%%%cU  
#$uZDQY_  
template < typename Func, typename aPicker > Q-Y@)Mf~?0  
class binder_1 ,4Y sZ  
  { Wf1-"Q  
Func fn; },3R%?8 9%  
aPicker pk; gD40y\9r  
public : nK:`e9ES  
EQ~I'#m7  
template < typename T > d.1Q~&`  
  struct result_1 Q2R>lzB  
  { %>NRna  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 73#9NZ R  
} ; )XZ,bz*jn  
:O#gJob-%s  
template < typename T1, typename T2 > ?(M\:`G'  
  struct result_2 lc-*8eS  
  { w`38DF@K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h!;MBn`8  
} ; 8Nv-/VQ/b  
2X +7b M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !j'guT&9]  
,|>nF;.Y  
template < typename T > '.xkn{c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )S"o{N3B  
  {  pe|\'<>i  
  return fn(pk(t)); k.ww-nH  
} n/:Z{  
template < typename T1, typename T2 > wf^cyCR0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?##y`.+O  
  { aGe\.A=  
  return fn(pk(t1, t2)); 4v i B=>  
} Xek E#?.  
} ; DOA[iT";4  
|c BHBd  
csm?oUniz  
一目了然不是么? 7YSuB9{M  
最后实现bind M|aQ)ivh3  
96k(X LR  
zh?xIpY  
template < typename Func, typename aPicker > H==X0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9 ?[4i'  
  { i$2MjFC-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "otr+.{`*  
} aj+zmk~-  
UeC 81*XZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !k ;[^>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C5d/)aC  
vsxvHot=  
十一. phoenix :Fq2x_IUE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UX+?0K  
hlt9x.e.A  
for_each(v.begin(), v.end(), /<G yg7o0  
( :a#|  
do_ i] V F'tG  
[ =2Pz$q*ub  
  cout << _1 <<   " , " :ga 9Db9P  
] &*h`b{]  
.while_( -- _1), Z{j!s6Y@{  
cout << var( " \n " ) vWZ>Hf]`L  
) 8kKRx   
); 6uv'r;U]  
+<vqkc  
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: Vu^Q4Z  
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 U!3uaz'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XL%vO#YT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ci#Zvhtk r  
=Td#2V;0  
w;g)Iy6x  
template < typename Cond, typename Actor > pRb+'v&_k  
class do_while iGpK\oH  
  { x`b~ZSNJ%  
Cond cd; 0YgFjd 5  
Actor act; xV }:M  
public : mCZF5r  
template < typename T > vUA)#z<  
  struct result_1 +Px<DX+  
  { |^>L`6uo  
  typedef int result_type; W,L>'$#pM  
} ; 1`7]C+Pv  
q| de*~@-P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E#WjoIk  
@9 qzn&A  
template < typename T > 4@ydK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AOq9v~)z-  
  { N P0Hgd  
  do #Q!c42}M  
    { <%5-Pzp  
  act(t); oqQ?2k<@  
  } PAO[Og,-  
  while (cd(t)); B[2h   
  return   0 ; pfT`WT  
} H_xQ>~b  
} ; (PE8H~d  
3e!a>Gl*  
9Le/'ovq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hc31+TL  
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。 519:yt   
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。 ._F 6-pl  
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。 4N0W& Dy  
下面就是产生这个functor的类: av| 6r#  
hIg, 0B  
&d &oP  
template < typename Actor > >(1_Dn\  
class do_while_actor e P,XH{s  
  { $ M[}(m  
Actor act; R)DNFc:  
public : WP#_qqO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?AM 8*w  
k(vEp ]  
template < typename Cond > Q,`2DHhK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; olQ8s *  
} ; &>wce 5uV  
4q 2=:"z4  
}i/2XmA )  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [?K\%]  
最后,是那个do_ r>:7${pF  
ZE3ysLk m  
"a%ASy>?g  
class do_while_invoker p'w"V6k('~  
  { ,oi`BOh  
public : Xxsnpb>  
template < typename Actor > E[htB><  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const { ves@p>?  
  { &s}@7htE  
  return do_while_actor < Actor > (act); >Qbc(}w  
} 6^z \;,p  
} do_; i2%m}S;D9  
~)_ ?:.Da  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nAba =iW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d ;7pri)B  
最后来说说怎么处理break和continue pGcx jm  
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。 qzbkxQu]g  
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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