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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %SN"<O!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O("13cU  
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, {P!1VYs5  
@"O|[%7e  
] Wx?k7T  
agp7zw=N  
  class filler s|9[=JMG  
  { 6\vaR#  
public : 0t2n7Y?N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IH3Nkpsg  
} ; ky@ZEp=  
!Wz4BBU8o  
_t?#  
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: 3wN{k\n s  
@Io@1[kj  
iCtS<"@Yx  
4)?s?+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aW_Pv~  
z>z9xG'  
@ )Nw>/; o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Af Y ]i  
G.]'pn  
mv>-XJ+  
~- eB  
二. 战前分析 [C{oj*"c]  
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。 F+)g!NQZ  
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 [xo-ZDIoG  
oc;4;A-;`c  
xM=?ES  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Og7^7))  
  /* --------------------------------------------- */ {LBL8sG  
vector < int *> vp( 10 ); rlY n"3%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eh}|Wd7J  
/* --------------------------------------------- */ iX-.mq$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BAojP1}+,  
/* --------------------------------------------- */ T&'LQZM8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /sr. MT  
  /* --------------------------------------------- */ -J>f,zA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 80K"u[  
/* --------------------------------------------- */ `=%G&_3_<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |? rO  
>Se-5QtLcf  
|E &|6h1  
.>1vN+  
看了之后,我们可以思考一些问题: XZrzG P(  
1._1, _2是什么? ;@qQ^!g2  
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。 @H}{?-XyA  
2._1 = 1是在做什么? poy_?7G  
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/rc1.  
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。 Z%JAX>v&B  
G "ixw  
5t|$Yt[  
三. 动工 2V*;=cv~z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z{/#/,V5D4  
H(kxRPH4@]  
Z/q'^PB p  
DABV}@K"  
template < typename T > qp{~OW3  
class assignment zXk^u gFy  
  { $."F z x  
T value; \F)WUIK  
public : %qEp{itq  
assignment( const T & v) : value(v) {} :;\xyy}A  
template < typename T2 > 3Xy~ap>Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #mD_<@@  
} ; &{q<  
Wu/:ES)C  
.g94|P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h@J3+u<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BU|)lU5)z  
}GHC u  
PKd'lo  
>h.HW  
  class holder kOC0d,  
  { ?)Je%H  
public : qRz /$|.  
template < typename T > ])q,mH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const . BX*C  
  { &8I*N6p:%/  
  return assignment < T > (t); 2`A[<S  
} m -0EcA/  
} ; TD78&a#  
"U$](k.<VA  
o_5[}d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [.6bxK  
cucT |y  
  static holder _1; G<]@nP{P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 |/ |Lq%w  
?y__ Vrw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +|x%a2?x:  
而不用手动写一个函数对象。 ~Q5]?ZNX  
J*m7 d4^  
h"'}Z^  
p*Yx1er1  
四. 问题分析 <9T,J"y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 L+eK)Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l}k'ZX4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sCp)o,;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P + C5 s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \j &&o  
nc1?c1s,f  
五. 问题1:一致性 NG23  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jhBfy|Ftu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D-O{/  
/!y;h-  
struct holder MXjN ./  
  { e)}=T0 s  
  // LabI5+g  
  template < typename T > EMdU4YnE"  
T &   operator ()( const T & r) const 2izBB,# "  
  { DZA '0-  
  return (T & )r; 4/v[ .5  
} Dz/MIx  
} ; ZwiXeD+4  
8i<]$  
这样的话assignment也必须相应改动: >6IUle>z  
N P5K1:  
template < typename Left, typename Right > tV4wkS=R|  
class assignment Xg\unUHa  
  { kV8qpw}K  
Left l; NbCIL8f]  
Right r; &7\fj  
public : W7{^/s5r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J4 U]_|  
template < typename T2 > n36iY'<)G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !1A< jL  
} ; q-,`\ TS  
H ]!P[?  
同时,holder的operator=也需要改动: 0kw)-)=  
Vn\jUEC  
template < typename T > $Il  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ikb77 ?.  
  { OKk" S_`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !1UZ<hq  
} -8d z`o}  
g`tV^b")  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tZFpxyF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !XM*y  
q!~DCv df  
return l(rhs) = r; qG9j}[d'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 nwqA\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _j*I\  
2U"2L^oKI  
template < typename Tp > eZ0-O /_i  
class constant_t p _3xW{I  
  { nE2?3S>  
  const Tp t; 7#7|+%W0  
public : m`]d`%Ex  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2^w{Hcf  
template < typename T > G)_Zls2 ;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DF gM7if  
  { X|QokAR{$>  
  return t; X\i;j!;d  
} Xs'qwL~{`  
} ; \w(0k^<7  
`U>2H4P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'C#[iRG4  
下面就可以修改holder的operator=了 G%= gCR  
Y]uVA`%"b  
template < typename T > _>?.MUPB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iun_z$I<+Z  
  { %Y5F@=>&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U3UA  
} %Nob B  
V?p`rrj@  
同时也要修改assignment的operator() I:YgKs)[  
Gi2Fjq/Y  
template < typename T2 > ?8U]UM6Tu4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e$JATA:j  
现在代码看起来就很一致了。 >&F:/   
rls{~ZRl  
六. 问题2:链式操作 f|)~_J H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !(Q@1 c&z  
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。 "ctZ"*  
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。 5P 5Tgk  
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。 *~b~y7C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FP*kA_z$  
<E^;RG  
template < typename T > b.kV>K"X3  
struct result_1 P_75-0G  
  { mQ:YHtHE.F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jR@>~t[}o  
} ; @l5GBsLK  
;lhW6;oI'  
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: f;Ijl0d@  
>RpMw!NT  
template < typename T > :_,3")-v  
struct   ref z3>4 xn{  
  { W`TSR?4~t?  
typedef T & reference; wByTNA7  
} ; 3v`@**  
template < typename T > o& $lik  
struct   ref < T &> HNlW.y"  
  { >}JEX]V  
typedef T & reference; &yOl}?u  
} ; Py/~Q-8p  
Q]VG6x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ];N/KHeZ  
1Y~'U =9  
template < typename T > :2:%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v!3Oq.ot  
  { ocp  
  return l(t) = r(t); j8rxhToC  
} zTi 8y<}  
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。 gi)C5J4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HsT6 #K  
1' dZ?`O  
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 CoWT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HIfi18  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZU2D.Kf_:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8H8Q  
最后的布局是: mS0;2x U  
                Add 7vI ROK~  
              /   \ mmCGIX  
            Divide   5 #BZ5Mxzj  
            /   \ [TxvZq*4  
          _1     3 !d[]Qt%mA  
似乎一切都解决了?不。 f2v~: u  
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。 N4{g[[ T  
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}T 56aD=!  
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:  J&+"  
L},o;p:  
template < typename Right > LJt5?zQKrW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]I;owk,  
Right & rt) const   &._Mh  
  { 2|`Mb~E;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n^l5M^.  
} JxM32?Rm*w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %L-{4Z!"sI  
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。 ^?0?*  
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。 kY'C'9p  
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。 F:.8O ,%u  
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。 y\dx \  
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? <\d2)Iv  
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: 6k+tO%{~  
2<V`  
template < class Action > h_g "F@  
class picker : public Action V_|HzYJJ5  
  { cwQ *P$n  
public : 5D3&6DCH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VwXR,(  
  // all the operator overloaded p-7?S^!l  
} ; u(ETc* D]  
" ;\EU4R  
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。 ?~]mOv>  
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: F^=y+}]=  
(F:|tiV+  
template < typename Right > Jr>Nc}!U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M?['HoRo  
  { q s9r$o.\l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '6T  *b  
} 5yroi@KT   
e)F_zX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z34+1d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 wMM1Q/-#  
eYv+tjIF  
template < typename T >   struct picker_maker h{?f uoZj%  
  { D2\EpL/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9HlM0qE5b  
} ; g+C~}M_7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #vPk XcP  
  { .O{_^~w_q  
typedef picker < T > result; .e5rKkkT  
} ; 3b<;y%  
@,pn/[  
下面总的结构就有了: yv> 6u7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~y ?v  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z>W&vDeuN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GbC JGqOR  
至此链式操作完美实现。 #*}cc  
~jC$C2A0  
}jNVR#D:  
七. 问题3 cs]3Rp^g  
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。 C3C&hq\%  
3C#Sr6  
template < typename T1, typename T2 > !@ )JqF.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2j[; M-3  
  { &tlU.Whk+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `Z (`  
} Oc / i'  
P0-K/_g  
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: 1]7v3m  
biH ZyUJ  
template < typename T1, typename T2 > XeAH.i<  
struct result_2 iDlg>UYd  
  { x0q `Uc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J vtbGPz  
} ; , .uI>  
+Ui%}^ZZ  
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? zY&/lWW._  
这个差事就留给了holder自己。 %nj{eT  
    fvoPV &:  
rmhL|! Y  
template < int Order > 9:*a9xT,  
class holder; M`|E)Y  
template <> L^jhr>-";  
class holder < 1 > 51!#m|  
  { eg>]{`WQ  
public : }<H0CcG  
template < typename T > ujbJ&p   
  struct result_1 >]?!9@#IH  
  { h.aXW]]}(P  
  typedef T & result; Xxs0N_va&  
} ; #!]~E@;E  
template < typename T1, typename T2 > jp#/]>(9Z  
  struct result_2 c.;<+dYsm*  
  { l gTw>r   
  typedef T1 & result; 3xpygx9  
} ; dqw0ns.2  
template < typename T > w#RfD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UAtdRVi]M  
  { o1rH@D6/-  
  return (T & )r; | <- t  
} .\|}5J9W  
template < typename T1, typename T2 > gqACIXR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a |0f B4G  
  { a*Ng+~5)6  
  return (T1 & )r1; Xa&0j&AH  
} 78FK{Cr  
} ; p`oHF  5  
_SQ0`=+  
template <> E3h-?ugO'  
class holder < 2 > G'6f6i|<I@  
  { >twog}%  
public : ya/pn qS  
template < typename T > @z7$1pl}  
  struct result_1 ,IQ%7*f;O_  
  { Ia*T*q Ju  
  typedef T & result; -n`2>L1  
} ; ,:?=j80m  
template < typename T1, typename T2 > <+e&E9;>6  
  struct result_2 !i?aRI/6  
  { <=PYu:]h  
  typedef T2 & result; K{]\}7+   
} ; 4F?O5&329i  
template < typename T > Mg=R**s1x%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5q{ -RJ  
  { uKd79[1  
  return (T & )r; F=~LVaF/_  
} !jyy`q=  
template < typename T1, typename T2 > 'n!kqP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Gk#2  
  { Z^ }4bR]  
  return (T2 & )r2; Ihg1%.^V\  
} h&:6S  
} ; BMovl4*5  
K.::P84m;  
yVbyw(gS  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =1Tn~)^O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  eAbp5}B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2N}h<Yd 9  
udGZ%Mr_  
return l(i, j) = r(i, j); vy1N, 8a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @[w.!GW%  
-{s9PZ3~_  
  return ( int & )i; 3pI)  
  return ( int & )j; H4JwgQ  
最后执行i = j; @8'LI8 \/  
可见,参数被正确的选择了。 \:`-"Ou(*  
L<H6AzR+  
I=}pT50~9  
X(fT[A_2C  
<<[\ Rv  
八. 中期总结 [eO6 H2@=z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: - <M'h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Lt\=E8&rh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (ixlFGvEq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b<"LUM*;  
EawtT  
dn|OY. `|  
 _V_GdQ  
rwvCp_pN.  
v.Zr,Z=eV  
九. 简化 ]sG^a7Z.X  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +a}>cAj*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kCZxv"Ts  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: t6a$ZN;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g RBbL1  
  +-*/&|^等 u[?M{E/HU  
2. 返回引用。 wl:[Ad  
  =,各种复合赋值等 e{7"7wn=  
3. 返回固定类型。  njg\y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I18<brZJ  
4. 原样返回。 i!dQ Sdf  
  operator, TxXX}6  
5. 返回解引用的类型。 <A@qN95m  
  operator*(单目) \2NT7^H#  
6. 返回地址。 Y[Kpd[)[v  
  operator&(单目) G "`t$=0  
7. 下表访问返回类型。 kl i)6R<  
  operator[] z< ,rE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (H-}z`sy/@  
  operator<<和operator>> u:GDM   
/w2jlu}yt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z]bcg$m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?)L X4GY  
pA?2UZ  
template < typename Left > @]xH t&j  
struct value_return CwQRHi  
  { U t'r^  
template < typename T > &JHqUVs^  
  struct result_1  j2%?-(U  
  { ~fR-cXj"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ? fmW'vs  
} ; r"\g6<RP  
V.^Z)iNf^  
template < typename T1, typename T2 > V/W{d[86G  
  struct result_2 I4\ c+f9  
  { CWW|?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 85 <%L:EC  
} ; >P[BwL]  
} ; g&`[r6B  
kQQhZ8Ch  
0FG|s#Ig  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $mLiEsJ  
BOf)27)  
下面我们来剥离functor中的operator() fOkB|E]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $1b x\  
=]<JkWSk  
return l(t) op r(t) $3D#U^7i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #,PB(  
return op l(t) X'XH-E  
return op l(t1, t2) 1H]E:Bq  
return l(t) op |?Bb{Es  
return l(t1, t2) op ' &j]~m  
return l(t)[r(t)] rtY4 B~_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k%fy  
#7yy7Y5  
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: v'X=|$75  
单目: return f(l(t), r(t)); &7m)K>E27  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hg%8Q@  
双目: return f(l(t)); Y~+`F5xX<  
return f(l(t1, t2)); oq3{q  
下面就是f的实现,以operator/为例 t ?404  
gP 6`q  
struct meta_divide sksop4gu5  
  { `UH 1B/  
template < typename T1, typename T2 > hDc)\vzr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W99Hq1W;r  
  { K`% I!Br  
  return t1 / t2; 6h_OxO&!U  
} $,L,VYN  
} ; WA&&*ae5`  
LJII7<k  
这个工作可以让宏来做: SP |R4*KY  
`.8#q^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *2tG07kI  
template < typename T1, typename T2 > \ <{yQNXf[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #w:6<$  
以后可以直接用 q\gvX 76a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,H+LE$=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )ls<"WTC.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2E X Rq  
!NfN16  
[6Nw)r(a(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o I6o$C  
FTfejk!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rJ UXA<:2  
class unary_op : public Rettype .0zNt  
  { rtM!|apr  
    Left l; umo@JWr  
public : CN"hx-f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]2Q:&T  
'9#O#I &J  
template < typename T > /Xd s+V^Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <_tkd3t#W  
      { CrIt h/Z  
      return FuncType::execute(l(t)); u< ,c  
    } IO\ >U(:vx  
& M wvj  
    template < typename T1, typename T2 > - ^sbf.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M9/c8zZ  
      { Vp'Zm:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l`vb  
    } Hi 1@  
} ; =a<};X  
WD^!G;}  
8SGFzb! h  
同样还可以申明一个binary_op :|:Disg  
/@<Pn&Rq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L.uX  
class binary_op : public Rettype ORV~F0d<  
  { |@x^5Ab$T  
    Left l; na &?Cw  
Right r; =Kv*M@  
public : }T?0/N3y&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HD(4Ms  
cGhnI&  
template < typename T > @,<@y>m7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :3s5{s   
      { :)UF#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S0\;FmLIc  
    } *Op;].>E  
^ 2"r't  
    template < typename T1, typename T2 > Gk9Y{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,m-z D  
      { +0016UgS#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oh k.;  
    } kCXQHX  
} ; <n4T*  
3[g%T2&[  
.Vm!Ng )j  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |F }y6 gH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E880X<V)>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l,n0=Ew  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]d$:R`;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VQ5D?^'0/  
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。。。 'u6T^YS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _d#1muZ?p|  
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) 2lVJ"jg  
下面是修改过的unary_op ~c&ygL3  
B{UL(6\B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DQ '=$z  
class unary_op v71j1Q}6  
  { Mu,}?%  
Left l; sN`2"t/s  
  |JZ3aS   
public : Zd~'%(q  
:6k8\{^9"D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <L4.*  
{E6M_qZ  
template < typename T > f)`_su U  
  struct result_1 L*a:j  
  { Tm!pAD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a$0,T_wD  
} ; SG:Fn8  
f{ ;L"*L  
template < typename T1, typename T2 > bXSsN\:Y@[  
  struct result_2 ObK-<kGcB  
  { F E`4%X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (x;Uy  
} ; v|IPus|>  
d-GU164  
template < typename T1, typename T2 > ;rp("<g:>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ){-Tt`0(u  
  { `S`,H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); , %8keGhl  
} _wp>AJ r  
Sw1z^`  
template < typename T > )6~s;y!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $-J0ou8~  
  { Z-md$=+}w  
  return OpClass::execute(lt(t)); xE$>;30b_  
} cDkq@H:   
aXv[~  
} ; 3np |\i  
5`_UIYcI  
Gy]ZYo(  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (+(YQ2  
好啦,现在才真正完美了。 g-C)y 06  
现在在picker里面就可以这么添加了: "c9T4=]&t  
**,(>4j  
template < typename Right > MH0xD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7>-"r*W +z  
  { bZ5cKQ\6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -XJXl}M.  
} Qhc>,v)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G5oBe6\C  
U } K]W>Z  
G7qB   
w/1Os!p  
kB! iEoIBA  
十. bind -:V0pb  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 iB XS   
先来分析一下一段例子 6f'THU$  
ML!>tCT  
|34M.YjA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E,}(jAq7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nOm-Yb+F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b(HbwOt ~3  
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。 (i.7\$4  
我们来写个简单的。 )azK&f@tR|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I1)t1%6"vJ  
对于函数对象类的版本: q; ?Kmk  
T1U8ZEK<iu  
template < typename Func > C@P*:L_  
struct functor_trait Kt`/+k)m  
  { i `7(5L~`  
typedef typename Func::result_type result_type; K 9tr Iy$v  
} ; ,382O$C  
对于无参数函数的版本: SH5a&OVZhn  
O gtrp)x9  
template < typename Ret > ~N]pB]/][  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *cy!PF&  
  { r E&}B5PN=  
typedef Ret result_type; yfZYGhPN(  
} ; uhvn1"  
对于单参数函数的版本: *q*$%H  
]T;  
template < typename Ret, typename V1 > sEHA?UP$<F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b#W(&b^q  
  { )?<V-,D  
typedef Ret result_type; B&"c:)1 C2  
} ; |lMc6C  
对于双参数函数的版本: M-/2{F[  
Y-.aSc53  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FnCMr_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vtv1{/@+c  
  { #b@ sV$  
typedef Ret result_type; `4-m$ab  
} ; u,JUMH]@  
等等。。。 l9z{pZ\KM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]Q -.Y-J/O  
]92=PA>75  
template < typename Func > xm0(U0 >  
struct func_return I_is3y0  
  { b!T-{Ns6  
template < typename T > S{nBQB<  
  struct result_1 eQJyO9$G  
  { F- {hXM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9)$gD  
} ; scPvuHzl  
/hYFOZ  
template < typename T1, typename T2 > "4L_BJZ  
  struct result_2 'H(khS  
  { ,[[Xo;q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #c(BBTuX  
} ; TTJj=KPA  
} ; Yb?(Q %  
co*XW  
W)Mc$`nX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Je~`{n  
22Oe~W;  
template < typename Func, typename aPicker > il7gk<  
class binder_1 YJ>P+e\o9  
  { 8u"HW~~=  
Func fn; .[o`TlG%  
aPicker pk; ?>q5Abp[  
public : v[~Q   
toel!+  
template < typename T > 5UvqE_  
  struct result_1 _+d*ljP)l3  
  { Jp(CBCG{F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s} oD?h:T3  
} ; lI;ACF^  
AdWP  
template < typename T1, typename T2 > LzD,]{CC5  
  struct result_2 cG5u$B  
  { w\ddC DZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -_irkpdC[  
} ; beFD}`  
J#?z/3v(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vA*Q}]Ov  
bf6:J `5Z  
template < typename T > RU% 4~WC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S^nI=HTm  
  { okH*2F(-  
  return fn(pk(t)); 7Jn%c<s  
} EU.!/'<  
template < typename T1, typename T2 > N ZZc[P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fy={  
  { 9/dADJe0b  
  return fn(pk(t1, t2)); @gk{wh>c  
} mj&$+zM>  
} ; 9S8V`aC  
eDsc_5I  
%nyZ=&u  
一目了然不是么? ,&s%^I+CC  
最后实现bind ]r>m{"~E  
Wx|De7*  
|};-.}u^`h  
template < typename Func, typename aPicker > apWv+A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O#Ho08*Xn  
  { 7myYs7N8[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =L*-2cE6#  
} q:9CFAX0=  
?7TuE!!M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d?)Ic1][  
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。 ~xf uq{L;  
zh9B8r)C  
十一. phoenix s,H }km  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (;(2n;i[M  
rA A?{(!9x  
for_each(v.begin(), v.end(), cRP!O|I`]  
( Wcki=ac\v!  
do_ uLrZl0%HT~  
[ ),5A&qT*  
  cout << _1 <<   " , " JN3&(t  
] NGmXF_kqN  
.while_( -- _1), S0?e/VWy  
cout << var( " \n " )  Vsd4;  
) :"`1}Q  
); 7$Lt5rn"}  
fk\hrVP  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .J \i!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n,Q^M$mS0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X 1}U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '}E"M db  
Dw.Pv)'$  
M\r=i>(cu  
template < typename Cond, typename Actor > ';I(#J6  
class do_while =H?^G[y  
  { I36ClOG  
Cond cd; 7x.] 9J  
Actor act; c!]yT0v&s  
public : )Tw A?kj  
template < typename T > i7\MVI 8  
  struct result_1 `Wp y6o  
  { .B{:<;sa  
  typedef int result_type; ET\rd5Po  
} ; ;upYam"  
a@m  64l)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h&z(;B!;y.  
bRI`ZT0  
template < typename T > a<P?4tbF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .cs4AWml<  
  { Pl&x6\zL  
  do #xt-65^  
    { G1ED=N_#  
  act(t); 3<}r+,j  
  } O]G3l0  
  while (cd(t)); %QQJSake|  
  return   0 ; T)MZ`dM  
} d%#5roR4<  
} ; QQQN}!xPj  
=qS\+  
^-%O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8!qzG4F/  
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。 >!% +)  
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。 3j/~XT  
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。 5N$O  
下面就是产生这个functor的类: -"d&Ow7o  
=|IY[2^  
fDKV`  
template < typename Actor > =[YjIWr#o  
class do_while_actor &cT@MV5  
  { WJii0+8e  
Actor act; P5`BrY,hZ  
public : K#[ z5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =S|dzgS/  
}/aqh;W  
template < typename Cond > ~) vz`bD1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ? ;$f"Wl  
} ; rl:D>t(:.  
(RI+4V1  
P@8S|#LpZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LmjGU[L,@  
最后,是那个do_ V~S(cO[vj  
TH? wXd\  
Wrs6t  
class do_while_invoker H1hADn  
  { G(MLq"R6U  
public : ApqNV  
template < typename Actor > ,`ju(ac!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !]=S A &  
  { [*^ rH:  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3/EJ^C  
} eOs4c`  
} do_; $Sc;  
X?n($z/ {  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zC>zkFT>H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {i/7Nx  
最后来说说怎么处理break和continue /e]R0NI  
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。 s+6tdBvzs  
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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