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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H@2+wr)$}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Sp:de,9@  
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, .?:~s8kB  
Z] }@#/ n  
0q!{&p t  
IW*.B6Hw8  
  class filler j pV  
  { ,r4af<  
public : `r Ql{$9IC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ? GW3E  
} ; r6G)R+#  
IQ8AsV&'C  
Vtri"G8 aB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (#k#0T kE  
Pw{+7b$  
TUr}p aw_  
aH~"hB^e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j]^]p; An  
p(%x&*)f  
?OFvGd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :wm^04<i   
EZV$1pa  
1XRVbQt  
H\vO0 <X  
二. 战前分析 5H2|:GzUc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )G&OX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 } q(0uzaG  
=QRZ(2Wq  
ZS]e}]Zwp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,55`s#;  
  /* --------------------------------------------- */ !2}Q9a  
vector < int *> vp( 10 ); 9 |Y?#oZ1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mt>DAk  
/* --------------------------------------------- */ o}z}79Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d-aF-  
/* --------------------------------------------- */ hRu%> =7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H++rwVwj#h  
  /* --------------------------------------------- */ <Jz>e}*)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XMdYted  
/* --------------------------------------------- */ 6D<A@DR9J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !$HWUxM;p  
jL<.?HE  
X(9Ff=0.~  
KNhH4K2iP8  
看了之后,我们可以思考一些问题: DGnswN%n1  
1._1, _2是什么? wwz<c5  
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。 `OWB@_u5  
2._1 = 1是在做什么? cjk5><}`H7  
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。 I(4k{=\ph]  
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。 j? A +qk  
XijQ)}'C3  
I( e>ff  
三. 动工 bMYRQ,K`C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D~}4N1  
qMkP/BjV  
[(mq8Nb  
$nW>]S\|  
template < typename T > /e\dsC{uJ  
class assignment y:L|]p}huE  
  { zoU.\]#C  
T value; 57r)&8  
public : "7DPsPs  
assignment( const T & v) : value(v) {} [B[J%?NS  
template < typename T2 > "O`;zC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?W(f%/B#  
} ; yLP0w^Q  
EMo6$(  
"M tQj}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kH'Cx^=c6h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '%,Re-8O  
E:ytdaiT  
7blZAA?-  
?l/rg6mbI'  
  class holder x?kZD~|{)  
  { T>?~eYHXs  
public : F-6* BUqJ  
template < typename T > @N$r'@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WBGYk);  
  { k)J7) L  
  return assignment < T > (t); ?g&]*zc^\  
} {SJLM0=Z  
} ; |w5#a_adM  
VF-d^AGt  
h$!qb'|  
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: 2-~oNJqX  
fITml6mbE  
  static holder _1; +2?[=g4;}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _ :z~P<%s  
7]Egu D4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! 9e>J  
而不用手动写一个函数对象。 {2nXItso  
:A$6Y*s\  
1\2 m'o  
]k Pco4  
四. 问题分析 #[8gH>7  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3 R m$  
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。 $#!~K2$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #SdaTMLFf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 86Rit!ih  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VlEkT9^:  
&+ IXDU  
五. 问题1:一致性 JjwuxZVr O  
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?| ms$o,[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %wO~\:F8  
h\5 7t@A  
struct holder \@xnC$dd/  
  { O Rfl v+  
  // -'nx7wnj2  
  template < typename T > )D^P~2  
T &   operator ()( const T & r) const H Ow hl  
  { e#seqx  
  return (T & )r; ~ 0[K%]]  
} 8WH>  
} ; IkvH8E  
(Cq-8**dY  
这样的话assignment也必须相应改动: s 2E}+ #  
kxP6#8*:  
template < typename Left, typename Right > yU\|dL  
class assignment jC oZm(bi  
  { M;E&@[5  
Left l; I9MI}0}7  
Right r; sOJ~PRA  
public : t!k 0n&P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kq*^*vWC  
template < typename T2 > aH6pys!O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iPIA&)x}  
} ; wK3}K  
V*?,r<(  
同时,holder的operator=也需要改动: L/ZZe5I  
#Ky0` n  
template < typename T > U t%ie=c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WRgz]=W3w  
  { _w26iCnB{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RHxd6Gs"  
} 1~*_H_Q't  
C{Fo^-3  
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。 xP*RH-<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %6n;B|!  
*cd9[ ~  
return l(rhs) = r; 5mV'k"Om#"  
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。 ;8A_- $  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H$;\TG@,  
*-n$n  
template < typename Tp > <Z5prunov  
class constant_t acH.L _B:  
  { ua{eri[  
  const Tp t; %H@fVWe2wT  
public : }X$>84s>[P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AkF1Hj  
template < typename T > %8ul}}d9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R6!3Y/Q@  
  { 2@H~nw 0  
  return t; $OJ*Kul  
} ^,X+ n5q;m  
} ; +,%x&L&I  
 [W;14BD7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %!q(zql  
下面就可以修改holder的operator=了 $lv  g.u  
M:x8]TA  
template < typename T > jJf|Ok:G{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DJbj@ 2W[  
  { (/)JnBy0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ! 87ebo  
} cz0tnF*&  
JvG t=v  
同时也要修改assignment的operator() bi5'-.B  
PvM<#zq_  
template < typename T2 > w"D"9 G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K)k!`du!6  
现在代码看起来就很一致了。 +EFur dX\  
J@$>d  
六. 问题2:链式操作 uIR_p \)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3w-0v"j U  
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。 mF_/Rhu  
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。 $q+7 ,,"  
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。 snK/,lm.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [Nq4<NK  
H95VU"  
template < typename T > hIdGQKr>V  
struct result_1 9KP+  
  { 1rN&Y,61\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7#RW4ZM  
} ; Ghj6&K%b0  
,^'Y7"  
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: \UiuJ+  
ubgq8@;  
template < typename T > OZ-F+#d  
struct   ref TEYbB=.  
  { ?GFVV->i  
typedef T & reference; -wO`o<  
} ; # ><.zZ  
template < typename T > Ao,lEjNI  
struct   ref < T &> fpzTv3D=I  
  { L'c4 i[~s  
typedef T & reference; & z?y  
} ; { u;ntDr  
3(CUC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V9MA)If>  
<uAqb Wu  
template < typename T > T"2ye9a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0!^{V:DtQ  
  { 20J:_+=]  
  return l(t) = r(t); `aC#s3[  
} 4iKT  
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。 co;2s-X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kt@+UK."  
h rZ\ O?j  
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 Qdtfi1_Y1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $k!t&G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zw }7vD0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ld3,)ZY  
最后的布局是: *zmbo >{(  
                Add 2;q6~Y,  
              /   \ D6 M:pIN*  
            Divide   5 l\S..B +  
            /   \ c~>M7e(  
          _1     3 ^x4gUT-Wy  
似乎一切都解决了?不。 BKGwi2]Ry  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ){6;o& CC:  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 T$+}Srb  
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: kQj8;LU  
H6~QSe0l  
template < typename Right > alq>|,\x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }e82e  
Right & rt) const K r9 @  
  { ;z&p(e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {i=qx#2X?H  
} `; `34t_)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9m#`56G`  
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。 yJr'\(  
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。 SX;FBO(p  
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。 wK,t q  
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。 s(zG.7*3n  
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? Yc9 M6=E^  
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: ;ymUMQ%;/  
h'N,oDB)  
template < class Action > ]o_ Ps|  
class picker : public Action haY.rH]z  
  { D L$P  
public : /423!g0Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :CV&WP  
  // all the operator overloaded u|Db%)[  
} ; 2Qn%p[#n  
`B^?Za,xN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8(ZQD+U(9F  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: tv?~LJYN  
??k^Rw+0R  
template < typename Right > M T{^=F ]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ($ae n  
  { W/+|dN{O+g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ql],Wplg  
} !QYqRH~ 5  
or(Z-8a_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q~`]0R159e  
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。 (}}BZ S&.  
Ha;^U/0|  
template < typename T >   struct picker_maker 4$.4,4+  
  { 6W~F nJI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9 =hA#t.#  
} ; /*st,P$"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }bHd U]$}  
  { =_TCtH  
typedef picker < T > result; l'$AmuGj  
} ; ^gNAGQYA  
{y :/9  
下面总的结构就有了: lPx4I  
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。 2&P'rmFm  
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。 fLPB *y6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n|{x\@VeF  
至此链式操作完美实现。 |3vQmd !2}  
>\MV/!W  
;o#dmG  
七. 问题3 ]2tX'=X  
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。 k~:B3p  
8_W<BXW  
template < typename T1, typename T2 > {L3lQ8Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jH \@Oc;7  
  { <Y9ps`{}:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wxF9lZz  
} x"*u98&3  
c6Wy1d^  
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: N=-hXgX^  
UiW( /L  
template < typename T1, typename T2 > )(y&U  
struct result_2 bp;)*  
  { N!$y`nwiw'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ba|~B8rII[  
} ; _G[5S-0 [  
ck-wMd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O'o`  
这个差事就留给了holder自己。 (5VP*67  
    ;clF\K>  
YpXUYNy  
template < int Order > NNSn]LP  
class holder; Gv3a<Knn4  
template <> ~[l2"@  
class holder < 1 > G^oBu^bq~  
  { BpRQG]L  
public : 389T6sP]  
template < typename T > &yWl8O  
  struct result_1 5,;{<\c  
  { ll73}v  
  typedef T & result; @yqy$I   
} ; |fq1Mn8  
template < typename T1, typename T2 > N!aV~\E  
  struct result_2 E WOn"   
  { &QLCij5:  
  typedef T1 & result; y~''r%]   
} ; NSj}?hz  
template < typename T > Lab{?!E>U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~%(r47n  
  { 61b,+'-  
  return (T & )r; ;OE{&  
} NC|&7qQ  
template < typename T1, typename T2 > 5fM/y3QPsZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X 1^f0\k  
  { l 8n#sGA%  
  return (T1 & )r1; ]g!k'@  
} QV7K~qi  
} ; RCnN+b:c  
5c`DkWne%  
template <> v~uQ_ae$>  
class holder < 2 > "\]kK @,  
  { `)!)}PXl  
public : Hk(w\   
template < typename T > hekAics6S  
  struct result_1 ngn%"xYX  
  {  qqLmjDv  
  typedef T & result; ok2$ p  
} ; 'R99kL/.N  
template < typename T1, typename T2 > s>E4.0[I%  
  struct result_2 |l `X]dsfQ  
  { R84 g<  
  typedef T2 & result; 2-. g>'W  
} ; }mk9-7  
template < typename T > fw'$HV76  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NhS0D=v6  
  { L*Xn!d%  
  return (T & )r; m},nKsO  
} wnN@aO6g*  
template < typename T1, typename T2 > 9c46|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dGr Ow)  
  { 5d<-y2!M  
  return (T2 & )r2; coiTVDwA  
} j"yL6Q9P  
} ; Xo;J1H  
[P`Q_L,+  
Yk6fr~b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 's(0>i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WOz dYeeG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SG$/v  
kT[]^Jtc  
return l(i, j) = r(i, j); Y6W3WPs(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yI h>j.P  
MuO7_*q'n  
  return ( int & )i; `LVXK|m+$  
  return ( int & )j; ZZ)bTLu  
最后执行i = j; gU0}.b  
可见,参数被正确的选择了。 p%G4Js.  
;XZ5r|V}  
TJ ;4QL  
HRC5z<k%  
qL,QsRwN  
八. 中期总结 e(6g|h  
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"S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4ehajK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &:nWZ!D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mAX]m1s  
)U`H7\*)  
kS[k*bN0  
pzCD' !*  
_Oh;._PS  
_|g(BK2}  
九. 简化 Xa Yx avq  
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。 iEsI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8n,i5>!d  
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: Z"mpE+U*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h,\^Sb5AP  
  +-*/&|^等 <xOpm8  
2. 返回引用。 rPZ<  
  =,各种复合赋值等 YEF%l'm( \  
3. 返回固定类型。 DOw< XlvC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _2<|0lvh  
4. 原样返回。 f]0kG  
  operator, |&o1i~Y  
5. 返回解引用的类型。 BB1'B-O  
  operator*(单目) f>;5ZE4Zu  
6. 返回地址。 tI{pu}/"#  
  operator&(单目) #z6RzZu  
7. 下表访问返回类型。 nv2Y6e}dG  
  operator[] mO?G[?*\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wGBQ.Ve[  
  operator<<和operator>> '.#KkvE##  
d_QHm;}Cx  
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。 (|I0C 'Ki  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;^=eiurv  
 bXQ(6P  
template < typename Left > {MO`0n; rt  
struct value_return [f:>tRdH  
  { qF%wl  
template < typename T > }V ;PaX  
  struct result_1 +`yDWN?7  
  { "k"q)5c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _g0 qpa  
} ; wpb6F '  
ePrb G4xv  
template < typename T1, typename T2 > #:"\6s  
  struct result_2 \I/l6H>o3  
  {  i/y+kL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H]mY6D51"  
} ; eOZA2  
} ; \$yI'q  
7: J6 F  
23U9+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BYhPOg[  
$ *MjNj2  
下面我们来剥离functor中的operator() Y=vA ;BE]R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jSaEwN  
c5mv4 MC  
return l(t) op r(t) &pZ]F=.r+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zdr +{-  
return op l(t) Q^Y>T&Q  
return op l(t1, t2) <*3wnpj_  
return l(t) op '355Pce/  
return l(t1, t2) op _0oZgt)  
return l(t)[r(t)] Ud*.[GRD~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >Cb% `pe  
$_S^Aw?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4Q z  
单目: return f(l(t), r(t)); bO9F rEz5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %UV_ 3  
双目: return f(l(t)); f]J?-ks  
return f(l(t1, t2)); c)rI[P7Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 deda=%w0  
z=?ainnKx  
struct meta_divide l!~8  
  { ^X)U^Qd  
template < typename T1, typename T2 > N{q5E,}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '"GdO;}&  
  { 6:330"9  
  return t1 / t2; 6$%]p1"!K  
} jQ%}e"  
} ; ! r.X.C  
cd) <t8^KE  
这个工作可以让宏来做: (xG#D;M0  
w^A8ZT0^7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e&<#8;2X  
template < typename T1, typename T2 > \ 7EI(7:gOn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8p-5.GU)<e  
以后可以直接用 R+]Fh4t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P-7!\[];te  
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 wAF>C[<\  
(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。。。) 96}/;e]@  
`w[0q?}"`  
FGy7KVR  
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 AWh{dM  
8{4I6;e-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xZGR<+t  
class unary_op : public Rettype 6X7r=w  
  { }{bO ~L7  
    Left l; PcM:0(,G  
public : >^+Q`"SN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >|.jG_s  
44kY[jhf  
template < typename T > lY?TF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1YAy\F~`.  
      { k3sP,opacX  
      return FuncType::execute(l(t)); ENA8o}n  
    } &|n*&@fF  
j 9y,UT  
    template < typename T1, typename T2 > hy W4=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i:qc2#O:J  
      { 0}Kl47}aD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p KKn  
    } _YmY y\g  
} ; V=3NIw18  
kYPowM  
T_5 E  
同样还可以申明一个binary_op K 2LLuS!  
dWI/X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4w2V["?X1  
class binary_op : public Rettype f>#\'+l'  
  { oYlq1MB?  
    Left l; gA" =so  
Right r; UrN$nhH  
public : &XrF#s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s]U'*?P  
hCQ{D|/  
template < typename T > q'C'S#qqn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q^"P_pV\  
      { .zBSjh_=H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n." j0kc7=  
    } S9U9;>g  
}eEF/o  
    template < typename T1, typename T2 > 6&.[ :IHw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OWtN=Gk  
      { XfViLBY( >  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C [=/40D  
    } ZSKk*<=  
} ; &|/C*2A  
IL YS:c58=  
gl2~6"dc  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :_)Xe*O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zT!JHG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dH#o11[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Q1buuF#CU&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B7?784{x,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `\e@O#,^yI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G]QD6b9~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;d?4phl -.  
下面是修改过的unary_op khjW9Aa8t  
T(J&v|FK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eHPGzN Xb  
class unary_op lq.AQ  
  { #V4_.t#  
Left l; &&_W,id`  
  @@SG0YxZ  
public : A' dt WD  
WdunI~&.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rh$%*l  
VdVca1Z  
template < typename T > ^hY<avi6s  
  struct result_1 u'Mq^8  
  { +]5JXt^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )Je iTh^  
} ; M ;\K+,  
s)~Q@ze2  
template < typename T1, typename T2 > _F,@mQ$!  
  struct result_2 7F)HAbIS  
  { h %MPppCEa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?>4^e:  
} ; 8I@= ?  
R^%7|  
template < typename T1, typename T2 > \iu2rat^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t)$>++i  
  { {{@3r5K Gl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |M9x&(H;Hw  
} :t\PYDp1  
J]fjg%C2m  
template < typename T > ?%oPWmj}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I#uJdV|x  
  { QVzLf+R~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7Py8!  
} ) ae/+Q8  
R6{%o:{  
} ; ;I5HMc_a"  
N9,n/t  
Y,>])R[4  
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 l#]Z?zW.  
好啦,现在才真正完美了。 ;v8,r#4  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;}^Pfm8  
J~n{gT<L  
template < typename Right > )WKe,:C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a/>={mb Ki  
  { lFI"U^xC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s- g[B(  
} TtkB  
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。 E$smr\  
4i/TEHQ  
[S3X  
Fv#ToT:QXe  
< 8WS YZ  
十. bind s&8QRI.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?z Ms;  
先来分析一下一段例子 `9b D%M  
<(s+  
s{< rc>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MEq ()}7P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0D$+WX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NZdQz  
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。 {PYN3\N,  
我们来写个简单的。 64b9.5Bn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J^0co1Y0  
对于函数对象类的版本: d-xKm2sH  
vV"TTzs!  
template < typename Func > r&Za*TD^  
struct functor_trait }IEYH&4!  
  { SGjaH 8z  
typedef typename Func::result_type result_type; -pa.-@  
} ; w7w$z _P  
对于无参数函数的版本: n# Z6d`  
U/|B IF  
template < typename Ret >  LDwu?"P!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I?l*GO+pz  
  { >$HMZbsE  
typedef Ret result_type; a/`fJY6rR  
} ; vEn12s(lj  
对于单参数函数的版本: So0YvhZ+  
n'%*vdHK m  
template < typename Ret, typename V1 > o(|`atvK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3vVhE,1N  
  { F N(&3Ull  
typedef Ret result_type;  ,ulTZV  
} ; Xo{Ce%L  
对于双参数函数的版本: B3XVhUP  
%Ljc#AVg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *!l q1h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r`28fC  
  { a] >|2JN<&  
typedef Ret result_type; OuS{ve  
} ; IExQ}I  
等等。。。 l|j&w[c[Q0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D zl#[|q  
7d'4"c;*;  
template < typename Func > X3X~`~bAD  
struct func_return V,|9$A;  
  { 9I30ULm  
template < typename T > ?#slg8[  
  struct result_1 jVk|(  
  { ^x:4%%Q]l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B]Yj"LM)  
} ; >:Q:+R;3o  
s( 2=E|  
template < typename T1, typename T2 > |~v($c  
  struct result_2 j!:U*}f  
  { >2>xr"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w&:h^u  
} ; .-c3f1i  
} ; z9;vE7n!  
P]r"E  
zXUE<\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sOU_j4M{  
R0*DfJS:Z  
template < typename Func, typename aPicker > G?>~w[#mQR  
class binder_1 /i DS#l\0  
  { O&d(FJZ  
Func fn; ukq9Cjs  
aPicker pk; R!}B^DVt  
public : uyjZmT/-  
YJeZ{Wws  
template < typename T > AVNB)K"  
  struct result_1 2MB\!fh  
  { 8q_3*++D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; owYfrf3ZLX  
} ; W+Gu\=s%O  
G9Azd^3  
template < typename T1, typename T2 > 8*6J\FE<p  
  struct result_2 bis/Nfr]  
  { iWQBo>x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3S'V>:  
} ; K<Ct  
[h8F)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vlzjALy  
De:w(Rm  
template < typename T > pMa 3R3a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $V`O%Sz  
  { t$Irr*  
  return fn(pk(t)); B>a`mFM  
} .7E-  
template < typename T1, typename T2 > >{Lfrc1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #J^p,6  
  { lh?mN3-*  
  return fn(pk(t1, t2)); Y5ebpw+B-  
} pok,`yW\  
} ; *;"^b\f5_  
K"-N:OV  
v6f$N+4c  
一目了然不是么? K=`*cSU>  
最后实现bind b'vJPv~hI  
Nmi#$K[x  
}1;Ie0l=_e  
template < typename Func, typename aPicker > #)cRD#0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Im6ymaf9  
  { HT1bsY 0t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sPc\xY  
} \hNMTj#O  
=Ee f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u!L8Sv  
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。 PO)5L  
`yuD/-j  
十一. phoenix DB?_E{y]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <JZ=K5  
L=HL1Qe$G]  
for_each(v.begin(), v.end(), -6t# ?Dkc'  
( rw+0<r3|K  
do_ nR"k %$  
[ .fD k5uo  
  cout << _1 <<   " , " QfwGf,0p  
] 3P-#NL  
.while_( -- _1), ' P-K}Y  
cout << var( " \n " ) 9iS3.LCfX  
)  pLyX9C  
); unD8h=Z2  
o/=K:5  
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: $I1p"6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \?qXscq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |l)Oy#W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rR C3^X`u  
X]y3~|K  
rM>&! ?y+  
template < typename Cond, typename Actor > @X\nY</E#M  
class do_while g`J? 2 _]  
  { "#e2"=3*  
Cond cd; XTZWbhNF  
Actor act; *j <;;z-  
public : Pfd FB  
template < typename T > #o yvsS8  
  struct result_1 bdcuO)3  
  { 4S"K%2'O  
  typedef int result_type; 2sittP  
} ; 06Uxd\E~  
;iS}<TA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zh50]tX  
Eda sGCo  
template < typename T > @uH7GW}$g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )(DV~1r=  
  { p}(w"?2  
  do e,1Jxz4QH  
    { GSpS8wWD }  
  act(t); v8pUt\m"  
  } jl:O~UL6i  
  while (cd(t)); /9GqEQsfM  
  return   0 ; 'u696ED4  
} +m>Kb edl  
} ; GD< Afni  
$L`7(0U-  
\nxt\KD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <T0-m?D_$  
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。 R^8Opf_UN  
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。 < W&~tVv  
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。 2 ] 4R`[#  
下面就是产生这个functor的类: Po^2+s(fY  
n\cP17dr  
1 !\pwd@{  
template < typename Actor > UdLC]  
class do_while_actor G.oaDGy  
  { E,C<ox4e  
Actor act; fylaH(LER  
public : cwpDad[Kx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5~.\rcr%  
*]Vx=7 D  
template < typename Cond > ^i:%;oeG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4Nq n47|>e  
} ; C2Y&qX,  
Wm3H6o*  
{z.}u5N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4 6e;UUf!d  
最后,是那个do_ q2/Vt0aYx  
SULWPH5Pr  
]pB~&0jg  
class do_while_invoker *><] [|Y@H  
  { PK+][.6H  
public : .3HC*E.e  
template < typename Actor > PfuYT_p4s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0tsll1  
  { W}.4$f>  
  return do_while_actor < Actor > (act); _fa]2I  
} 8-SVgo(  
} do_; 9)4N2=  
;'<K}h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #lct"8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SH`"o  
最后来说说怎么处理break和continue <&+l;z  
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。 @cjhri|vH  
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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