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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LuR,f"%2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \eGKkSy  
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, @)>D))+  
?!=iu!J  
H{?9CxYa  
O1D6^3w  
  class filler h 6%[q x<  
  { K7e4_ZGI  
public : N7%TYs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >tG+?Y'{  
} ; ckjrk  
,;<RW]r-P  
.6m "'m0;  
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: ]WUC:6x  
T *I?9d{k  
*9 Q^5;y  
[EY`am8[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nRb^<cZf  
<e)o1+[w  
a`E*\O'd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _Cy:]2o  
#5&jt@NS  
.fzu"XAPu  
cBYfXI0`  
二. 战前分析 'r} zY-FM`  
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。 3L _I[T$s  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TwvAj#j  
LF?P> 1%-  
Sd))vS^g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o5Y2vmz?9  
  /* --------------------------------------------- */ F52B~@ .  
vector < int *> vp( 10 ); _Mc>W0'5@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C}?0`!Cc%  
/* --------------------------------------------- */ lFUWV)J\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]h!`IX  
/* --------------------------------------------- */ NQ|xM"MqD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z[#Fog  
  /* --------------------------------------------- */ +'#oz+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b[@V Ya  
/* --------------------------------------------- */ |<`.fOxJP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }wwe}E-e  
\aP6_g:N}  
JR9$. fGJ  
(QB+%2v  
看了之后,我们可以思考一些问题: tZ2K$!/B  
1._1, _2是什么? 2 ?|gnbE:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 td{O}\s7D  
2._1 = 1是在做什么? ~%#mK:+  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `C_'|d<HA  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 b-@\R\T  
rS*$rQCr=  
6+dn*_[Z6  
三. 动工 "Vd_CO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7m9 " 8   
O'NW Ebl/  
&hV Zx  
!OcENV  
template < typename T > ,Vd7V}t  
class assignment 0{^H]Y  
  { x.$1<w64t  
T value; Qbeeq6  
public : zz_[S{v!#  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?4z8)E9Ju  
template < typename T2 > %G?K@5?j?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kII7z;<^`  
} ; RbQ <m!A  
LH]CUfUrUE  
49 }{R/:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DFe;4BdC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TSL9ax4j  
7\/5r.  
Zv qn%K],  
h<p3'  
  class holder v })Q  
  { |G=[5e^s[  
public : 80ZnM%/}  
template < typename T > Y/U{Qc\ 6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VY'Q|[  
  { W7UtA.2LT  
  return assignment < T > (t); )QY![&k}1z  
} tSv0" L  
} ; +=c am/A  
We`'>'W0  
^[-> )  
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: Y?Vz(udD  
o;`!kIQ  
  static holder _1; QLb MPS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @qK<T  
ilEi")b=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b;9n'UX\  
而不用手动写一个函数对象。 :kw0y  
O|v (5 8A  
J\W-dI  
VRS 2cc  
四. 问题分析 's@MQ! *  
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。 9 Aivf+  
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。 5M?mYNQR/H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A['uD<4b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y7zkAXhJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~v: #zU  
{^&@g kYY  
五. 问题1:一致性 aIvBY78o  
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?| )teFS %  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \3{3ly~L  
c<qe[iyt/  
struct holder vC9@,[  
  { Q5E:|)G  
  // <jd/t19DB  
  template < typename T > hWGZd~L  
T &   operator ()( const T & r) const gOE_ ]  
  { gM_:l  
  return (T & )r; {HZS:AV0  
} W7!.#b(hU  
} ; eihZp  
kl{6]39  
这样的话assignment也必须相应改动: (zah890//  
Uu2N9.5  
template < typename Left, typename Right > ha'qIT 3&  
class assignment 2uu[52H8d%  
  { [V< 1_zqt  
Left l; 5~\Kj#PBx  
Right r; N+>'J23d!  
public : ,OBQv.D3>a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t* z'c  
template < typename T2 > 5upShtC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4%bTj,H#  
} ; \8_V(lU   
ABWb>EZ8  
同时,holder的operator=也需要改动: +rQg7a}  
URw!7bTz  
template < typename T > ZDlu1>Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PHkDb/HIx|  
  { ?Y`zg`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A c:\c7M;  
} *98Ti|  
i wz` x  
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。 vb}/@F,Q5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Qg>L,ZO  
cHn;}l!I  
return l(rhs) = r; _[$# b]V  
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。 'oi2Seq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M'|)dM|  
5`UJouHi  
template < typename Tp > ;qVG \wQq  
class constant_t T5{T[YdX<  
  { >40 GP#Vz  
  const Tp t; Gmgeve  
public : a#R %8)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )_pt*xo  
template < typename T > x(yX0 ,P/7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B? TpBd  
  { G"fdu(.@  
  return t; M 5rwoyn  
} Q2R-z^pd  
} ; H:E5xz3VQ  
I3ho(Kdi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gL,"ef+nM  
下面就可以修改holder的operator=了 p[;8  
b.6ZfB,+G  
template < typename T > T:@7 S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Bb_}YU2#  
  { Uk"Y/Ddm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6 <r2*`  
} 09x+Tko9;*  
\vs%U}IrO  
同时也要修改assignment的operator() T"A^[ r*  
t!l/`e%J  
template < typename T2 > I W8.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hqWPf  
现在代码看起来就很一致了。 ]g7HEB.Y  
cCYl$MskZ  
六. 问题2:链式操作 #_,uE9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WxDb3l~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7n [12:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @C<d2f|8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &V FjH W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -Cml0}.O   
V[To,f  
template < typename T > H&u4v2  
struct result_1 I4CHfs"ar  
  { w2K Wa-BO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^VC7C~NZ!M  
} ; b e_C>v  
@?j@yRe  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3P3:F2S R  
`L+ ~&M  
template < typename T > y 2cL2c$BT  
struct   ref xan/ay>  
  { &,_?>.\[<  
typedef T & reference; qU}lGf!dVn  
} ; hQP6@KIe)  
template < typename T > ,?t}NZY&  
struct   ref < T &> 1riBvBT  
  { D@}St:m}  
typedef T & reference; HUD7{6}4  
} ; mC% %)F'Zf  
<?nB,U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +i_'gDy$  
*u<rU,C8  
template < typename T > giQ{Xrj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CF,8f$:2  
  { /bu'6/!`  
  return l(t) = r(t); KuU3DTS85Z  
} .wM:YX'[G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !k%l+I3J[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4LJ]l:m  
Vx}Yl&*D  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 DXt]b,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o- cj&Cv%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [}jj<!9A_;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @'@s*9Nr  
最后的布局是: 3^j~~ "2,w  
                Add y @]8Ep  
              /   \ V^9$t/c &  
            Divide   5 |K'Gw}fX/  
            /   \ ,^n-L&  
          _1     3 RCoeJ|  
似乎一切都解决了?不。 d.L OyO  
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。 Dl>*L  
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。 :h^O{"au^  
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: [vZfH!vLP  
0~(\lkh*!9  
template < typename Right > 9"[!EKW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wxH (&CB-{  
Right & rt) const -B<O_*wOj  
  { DN4fP-m-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >cBGw'S  
} cZCGnzy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ( [K2:n\  
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。 v; je<DT  
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。 y21)~  
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。 03P N{<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?"5~Wwp.T  
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? 8=lHUn9l  
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: " whO}  
Wg}B@:`T  
template < class Action > =}B4I  
class picker : public Action ;"d?_{>7  
  { 7Qm;g-)f  
public : ~ >&I^4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} # Nu%]  
  // all the operator overloaded :;" aUHU'  
} ; Ib_n'$5#z  
j;1~=j])  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [] GthF  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: j CTQ sV  
^4y(pcD  
template < typename Right > B"pFJ"XR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I}6DoLbV  
  { |V5$'/Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q[PD  
} /}h71V!  
GI0x>Z+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oG4w8+N  
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^}i^  
R@)'Bs  
template < typename T >   struct picker_maker hj[+d%YZY"  
  { Oz4,Y+[#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B[) [fE  
} ; mB{&7Rb0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *" |VNnB  
  { Q0 uP8I}n  
typedef picker < T > result; 5Z4(J?n  
} ; |_hioMVz  
 ~ LJ>WA  
下面总的结构就有了: o(Ua",|  
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。 .}L-c>o"o  
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。 &cv@Kihq(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0U>t>&,"  
至此链式操作完美实现。 )OW(T^>_'I  
u7<qaOzs?  
>?\v@   
七. 问题3 xA[Wb'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 X/- W8  
fD3jwPL  
template < typename T1, typename T2 > ,ZzB#\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vp )}/&/  
  { Y|GJp h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |Ak =-.  
} =!pu+&I 9  
/pAm8vK   
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: J1gEjd   
AHp830\  
template < typename T1, typename T2 > :{TmR3.  
struct result_2 L5-T6CD  
  { $'J6#Vs  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hJC p0F9O  
} ; Ef,7zKG  
q 2_N90u  
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? &viwo}ls0  
这个差事就留给了holder自己。 QoT3;<r}  
    ~RZJ/%6F  
8xD<A|  
template < int Order > Tdk2436=  
class holder; bo~{<UT  
template <> &6,Yjs:T m  
class holder < 1 > "2#-xOCO  
  { n!l./>N  
public : \GbHS*\+  
template < typename T > Oet#wp/I  
  struct result_1 1Rb XM n  
  { !yV,|)y5F  
  typedef T & result; ]]h:#A2  
} ; Y^94iOk%T  
template < typename T1, typename T2 > ?'ez.a}  
  struct result_2 5 CY_Ay\  
  { EL 8N[]RF  
  typedef T1 & result; [G'!`^V,  
} ; nyl8=F:V  
template < typename T > 3gPD(r1g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $p}~,Kp/  
  { U'Ja\Ek/f  
  return (T & )r; w$(0V$l_  
} P- `~]]  
template < typename T1, typename T2 > 1a=9z'8V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'Tru?y \  
  { YP$*;l  
  return (T1 & )r1; @LW xz  
} ]Jq k C4|  
} ; %0~wtZH_!  
Q~b M  
template <> XRz%KVysp  
class holder < 2 > T$.-{I  
  { C+L_61  
public : }Pm(oR'KTJ  
template < typename T > $_URXI  
  struct result_1 :9!0 Rm  
  { 9pl_V WrQ  
  typedef T & result; 4I:JaRT d  
} ; U Qi^udGFD  
template < typename T1, typename T2 > t6h`WAZV  
  struct result_2 Qa7S'(  
  { aCH:#|B  
  typedef T2 & result; "`W1yk5x  
} ; |U#w?eE=  
template < typename T > HgSmAziv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >Xh(`^}SQ*  
  { )-6s7  
  return (T & )r; '4^V4i  
} _;J9q}X  
template < typename T1, typename T2 > _r?;lnWx@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z:i X]df  
  { YPff)0Nh  
  return (T2 & )r2; C tC`:!Q  
} ?`l=!>C4s  
} ; 4MtqQq4%  
[b k&Nd[  
B0oY]r6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s68_o[[E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i9EMi_%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xv#j 593  
<zDw& s2  
return l(i, j) = r(i, j); NW4 s'roP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2YE]?!   
WKrZTPD'm  
  return ( int & )i; X%9xuc  
  return ( int & )j; M ly z><  
最后执行i = j; J?Ep Nie  
可见,参数被正确的选择了。 n;k97>m${x  
9+is?Pj  
~4~Tcn  
@Z=|$*9  
n0_Az2   
八. 中期总结 1=q?#PQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /o1)ZC$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ni@e/| 2b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :UhFou_D4l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6kF uMtjc  
d Xo'#.  
'G3OZj8  
$m: a-.I  
n8OdRv  
w)m0Z4*  
九. 简化 9-E>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。 UQf>5g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QV H'06 "{  
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: s-N?Tzi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9;v"bc Q  
  +-*/&|^等 V+a%,sI  
2. 返回引用。 *r?51*J  
  =,各种复合赋值等 + $a:X  
3. 返回固定类型。 ,^IZ[D>u)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Ig{#}<  
4. 原样返回。 @x F8' [<  
  operator, Lj Q1ar\  
5. 返回解引用的类型。 +81+4{*  
  operator*(单目) g/X=#!  
6. 返回地址。 33KPo0g7  
  operator&(单目) h'y@M+c(  
7. 下表访问返回类型。 [ rQ(ae  
  operator[] wIR[2&b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uF3p1by  
  operator<<和operator>> HToN+z%w3H  
645C]l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 y0&HXX#\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ] xLb )Z  
>scS wT  
template < typename Left > N evvA(M  
struct value_return XsN#<"f;i  
  { ccRk4xR  
template < typename T > 4%v+ark8  
  struct result_1 ,WDAcQ8\  
  { muX4Y1M_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5WJkeG ba  
} ; pvR& ~g  
bSmaE7  
template < typename T1, typename T2 > iCSM1W3  
  struct result_2 YTPmS\ H _  
  { B*iz+"H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Isgk  
} ; K<w5[E9V.  
} ; >hL'#;:f#  
FHcqu_;J  
.x$T a l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /~rO2]rZ@  
'sQO0611S  
下面我们来剥离functor中的operator() pH:|G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8'xnhV  
fG$.DvJuK  
return l(t) op r(t) XXwhs-:o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rLVc<595  
return op l(t) bfI -!,  
return op l(t1, t2) h%^kA@3F  
return l(t) op ZznWs+  
return l(t1, t2) op }qdJ8K  
return l(t)[r(t)] [k=9 +0p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H.[&gm}p>  
.F3LA6se  
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: vhEs+ j  
单目: return f(l(t), r(t)); EF=D}"E6pO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RF2XJJ  
双目: return f(l(t)); #R PB;#{  
return f(l(t1, t2)); &2]D+aL|h  
下面就是f的实现,以operator/为例 0fK|}mmZA  
9qy 9  
struct meta_divide *K.7Zf0  
  { <_q/ +x]8  
template < typename T1, typename T2 > .u;TeP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D"f(nVEr  
  { @VS5Mg8  
  return t1 / t2; W}_}<rlF  
} fDHISJv  
} ; 3&Rqz9W  
 +5mkMZ  
这个工作可以让宏来做: 3i}B\ {  
:Qp/3(g e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [ =2In;  
template < typename T1, typename T2 > \ 7Ej#7\TB]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L5uI31  
以后可以直接用 "FIx^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  Ph{+uI  
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 $rYu4^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &Q+V I/p  
',j-n$Z^=  
BD#;3?|  
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 d$~b`  
OBSJbDqT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6yM dl~.  
class unary_op : public Rettype DkKD~  
  {  /?xn  
    Left l; 9cj-v}5j  
public : \^LR5S&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {/!Gh\i  
deY<+!  
template < typename T > 2A ,36,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BVp.A]  
      { K3D $ hb  
      return FuncType::execute(l(t)); X}Z%@tL  
    } .Q)"F /  
K+OU~SED%F  
    template < typename T1, typename T2 > k ,(:[3J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i~L7h=__  
      { ]m>MB )9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N<(`+ ?  
    } Y,\mrW}K   
} ; BniVZCct  
{~h\;>  
W)hby`k  
同样还可以申明一个binary_op vJUB;hD  
NmF2E+'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z+4Oa f!  
class binary_op : public Rettype FCJ(D!  
  { 3U$fMLx]k  
    Left l; Oh4WYDyT  
Right r; F[Sat;Sll  
public : dtl<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,jcp"-5#j  
ttVSgKAsm  
template < typename T > BIyG[y?qO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1dsxqN(:  
      { ^ s4|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >C3 9`1  
    } [1CxMk~"[  
.utL/1Ej  
    template < typename T1, typename T2 > +]vl8, 4@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iW~f  
      { vy?YA-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e5KF~0`  
    } Sn&%epi  
} ; nHjwT5Q+Q  
7S Zs/wWh%  
z\ pT+9&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y%@'a~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \YS\* 'F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @CDRbXoFk  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 pBkPn+@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =^vUb  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @7'gr>_E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B=|sLs`I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) RBwV+X[B  
下面是修改过的unary_op ^yTN (\9  
U$ bM:d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )wd~639U  
class unary_op +ETw:i9!?  
  { 0fU>L^P_?  
Left l; "O "@HVF@  
  -',Y;0b%  
public : h%S#+t(Bf  
-wRzMT19MG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d*HAKXd&:j  
xpwzzO*U  
template < typename T > cTp+M L  
  struct result_1 bxq`E!]  
  { cgOoQP/#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K? k`U,  
} ; FG\?_G  
oZtz"B  
template < typename T1, typename T2 > # 95/,k  
  struct result_2 q%Pnx_RB  
  { m(Ynl=c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'QU ?O[CH  
} ; W9~datIh>  
17d$gZ1O:  
template < typename T1, typename T2 > r1]^#&V;MC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H'.eqZM  
  { w"|c;E1;_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >0oc=9H8  
} [^f`D%8o  
f *vziC<m  
template < typename T > LBB[aF,Lr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bT}WJ2}  
  { LlJvuQ 28  
  return OpClass::execute(lt(t)); d+'+z %s%  
} }kDrUnBk  
sx\7Z#|  
} ; ^*OA%wg3=h  
[&:oS35O  
n>UvRn.7kz  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7Wu2gky3  
好啦,现在才真正完美了。 =@>&kU%$&  
现在在picker里面就可以这么添加了: w?q"%F;/  
PYe>`X?  
template < typename Right > f9$q.a*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #Uu"olX7  
  { @gOgs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VK#zmEiB  
} qxx.f5 8H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }f}&|Vap  
|IvX7%*]~  
F/Xhm91 ^  
&Is%I<'o  
-=w.tJD  
十. bind I1,?qr"Zr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 79DC]48M  
先来分析一下一段例子 rIb{=';  
:.,I4>b2  
ghl9gFFj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .^23qCs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AdNsY/Y(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B|&<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pifgt  
我们来写个简单的。 Fh'Jb*|Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mq L+W  
对于函数对象类的版本: <#-ERQw  
)j]RFt  
template < typename Func > Lnzhs;7L  
struct functor_trait ;Mz]uk  
  { 7Fp2=j  
typedef typename Func::result_type result_type; ,J~dER\%  
} ; .\ZxwD|  
对于无参数函数的版本: :lAR;[WFS  
(hoqLL\}k  
template < typename Ret > xjYFTb}!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;z68`P-  
  { =3'wHl  
typedef Ret result_type; `t -3(>P  
} ; 7o<RvM  
对于单参数函数的版本: ;/.ZYTD  
~U|te_l  
template < typename Ret, typename V1 > @WmB0cc_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JpDkf$kM  
  { ! [X<>  
typedef Ret result_type; `xSXGI  
} ; 0/Csc\Xl  
对于双参数函数的版本: cQny)2k*x  
/[OMpP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OX"`VE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R+\5hI@ >i  
  { .JqIAC~  
typedef Ret result_type; QS_u<B  
} ; \0$?r4A  
等等。。。 ])`F$S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ud](hp"  
>nxtQ  
template < typename Func > d={}a,3?  
struct func_return V;!D:N8<  
  { aF:I]]TfK~  
template < typename T > 1\Mcs X4  
  struct result_1 G9 !1Wzs  
  { }7V/(K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z)26Ahm TV  
} ; o|+tRl  
F~B8XUa3  
template < typename T1, typename T2 > Ah,Zm4:  
  struct result_2 i[<O@Rb  
  { 6Z$T& Ul{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W +S>/`N  
} ; `{ /tx!  
} ; y& )z\8  
>g?,BK@  
u1uY*p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K"pfp !Y  
1#'wR3[+  
template < typename Func, typename aPicker > Xf0pQ]8\  
class binder_1 4&\m!s  
  { @*oi1_q  
Func fn; TzOf&cs/r  
aPicker pk; tFGLqR%/  
public : "Xm'(c(  
N5_v}<CN  
template < typename T > h3:k$`_  
  struct result_1 D526X0  
  { yS?1JWUC>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u*M*Wp Y  
} ; FUDM aI  
qG;WX n  
template < typename T1, typename T2 >  -x7L8Wj  
  struct result_2 e1H.2n{y^  
  { K= 69z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~"-wSAm  
} ; sB6UlX;b:  
.(sT?M`\J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (i`DUF'#y  
Eb.{M  
template < typename T > D@2Tx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xzy9~))o  
  { kxKBI{L  
  return fn(pk(t)); 'K0Y@y  
} 4U((dx*m  
template < typename T1, typename T2 > ?.T=(-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?D.] c;PR  
  { 3}H94H)]a  
  return fn(pk(t1, t2)); !u^(<.xJ   
} k8h$#@^  
} ; ?0%lB=qQ  
39OZZaWL  
Bp}<H<@  
一目了然不是么? "8-]6p3u  
最后实现bind a9"Gg}h\  
]Z~H9!%t  
`0sa94H1[  
template < typename Func, typename aPicker > ;a68>5Lm*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4Q$\hO3b  
  { F Hv|6zUX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `T-(g1:9  
} @A)gsDt9A  
[p]Ayo$~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7c+u+Yet  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %3q@\:s  
0s4%22  
十一. phoenix tUt l>>6Iu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u~G,=n  
ZJ!/49c*>  
for_each(v.begin(), v.end(), kcQ |Zg  
(  Jl}$) '  
do_ 'j}%ec1  
[ zRB1V99k  
  cout << _1 <<   " , " bJ9>,,D  
] GwpJxiFgk  
.while_( -- _1), 0.?|%;^ib  
cout << var( " \n " ) FO*Py)/rX  
) Nf3L  
); /P,J);Y  
ed& ,  
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: MJK L4 G  
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 J L]6o8x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *s_)E 2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .>&kA f.  
u{I)C0  
];IUiS1  
template < typename Cond, typename Actor > +lE 9*Gs_$  
class do_while yaeX-'(Fv[  
  { k{9s>l~'  
Cond cd; 5HmX-+XpK  
Actor act; Xmtq~}K>  
public : 7XdLZ4ub  
template < typename T > HmQuRW  
  struct result_1 5?QR  
  { ]` 3;8,  
  typedef int result_type; c,e 0+  
} ; _pW\F(+8  
514;!Q4K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aN.Phn:  
c>I^SY(r%  
template < typename T > mw.9cDf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JgEpqA12  
  { aWW|.#L  
  do rlW  
    { )V+ ;7j<"D  
  act(t); >?I[dYzut  
  } C7,Ol0`v  
  while (cd(t)); /f_lWr:9l  
  return   0 ; l 4(-yWC$H  
} #Ey!?Z  
} ; wz;IKdk[  
Dk8" H >*  
.|cQ0:B[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7+@:wX\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^cd+W?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4K:p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d&t |Y:,8  
下面就是产生这个functor的类: AOhsat;O`  
p.&FK'&[0  
8L.Y0_x  
template < typename Actor > ]M>mwnt+  
class do_while_actor {R]4N]l>  
  { f5^[`b3H  
Actor act; H$WuT;cTE  
public : 7 zK%CJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~- JkuRJ\  
lY0^Z  
template < typename Cond > &R>x;&Gj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b=.Ikt+y  
} ; mM1\s>o  
D.4=4"qMi  
#~ UG9@a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p-r}zc9@  
最后,是那个do_ 'ym/@h7h  
G^5}T>TV  
z1_\P) M  
class do_while_invoker StA5h+[m  
  { $ ^m_M.1  
public : JT,8/o  
template < typename Actor > \Ua"gS2L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4mPCAA7  
  { ^HQg$}=  
  return do_while_actor < Actor > (act); rl[&s\[  
} }`M[%]MNc  
} do_; 9psD"=/"  
h )fi9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^.M*pe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /c8F]fkZ=  
最后来说说怎么处理break和continue zuwCN.  
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。 +.NopI3:  
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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