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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }#6~/ W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6N[X:F 3`,  
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, fWyXy%Qq  
Mk}*ze0%  
+asO4'r  
TT={>R[B  
  class filler !,R=6b$E5  
  { RLfB]\w  
public : >fzFNcO*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MqRJ:x  
} ; kAq#cLprG  
p$mt&,p  
KPA.5,ai  
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:  %e(DPX  
0<+eN8od.  
hGRHuJ  
q4Mv2SPT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m .R**g  
0+/ew8~$  
}6gum  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I.it4~]H  
1rON8=E  
rTqGtmulG  
&r2\P6J  
二. 战前分析 73JrK_h  
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。 b4 Pa5 w  
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 85lcd4&~  
biENRJQ.  
=yWdtBng  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SGu`vN]  
  /* --------------------------------------------- */  Z>pZ|  
vector < int *> vp( 10 ); Q 3/J @MC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xNjWo*y v  
/* --------------------------------------------- */ ?C']R(fQ\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +[}<u--  
/* --------------------------------------------- */ |,tKw4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }s[`T   
  /* --------------------------------------------- */ HSVl$66  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qB3E  
/* --------------------------------------------- */ *MQ`&;Qa,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tV h"C%Vkr  
] !n3j=*   
AcHeZb8b  
vU$n*M1`$  
看了之后,我们可以思考一些问题: A9MTAm{  
1._1, _2是什么? qG +PqK;  
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。 J~C=o(r  
2._1 = 1是在做什么? L3A2A  
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。 'mZQ}U=<  
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。 )iFXa<5h  
O=6[/oc '  
3,n"d-  
三. 动工 kn/xt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T3I{D@+0  
BN~ndWRK  
RFX{]bQp9  
Hbn78,~ .  
template < typename T > =.w~qL  
class assignment qae|?z  
  { MBAj.J  
T value; Qe-PW9C  
public : hVAatn[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0o:R:*  
template < typename T2 > 3R-5&!i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M6GiohI_"P  
} ; P#D|CP/Cu  
v7\rW{~Jd&  
G#M0 C>n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }F"98s W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8H|ac[hXK2  
`YqXF=-  
F)v  
.R l7,1\  
  class holder *F!1xyg  
  { ,RW`9+gx  
public : 1}Y3|QxF  
template < typename T > %0 i)l|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /4@ [^}x  
  { D$@2H>.-  
  return assignment < T > (t); D c;k)z=  
} \0vs93>?  
} ; jAU&h@  
hRMya#%-  
uP(t+}dQ+3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \>G}DGz  
t#3 _M=L  
  static holder _1; |* ^LsuFb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fI1 9p Q  
H8g%h}6h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g>k?03;  
而不用手动写一个函数对象。 ]"~ x  
Y B,c=Wx  
kW1w;}n$  
~Z!YB,)bp  
四. 问题分析 n$v4$_qS  
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。 noM=8C&U  
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。 1vxQ`)a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gp+\}<^ Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !0vLSF=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b`@C#qB  
&FuL {YL  
五. 问题1:一致性 EB*C;ms  
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?| &AWrM{e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }2iR=$2  
H5 V>d  
struct holder *C<;yPVc  
  { >\w]i*%  
  // *ra>Kl0   
  template < typename T > vbd)L$$20+  
T &   operator ()( const T & r) const cpALs1j:  
  { ch25A<O<R.  
  return (T & )r; #9Ect@?N0  
} V)l:fUm2  
} ; `*BV@  
6q>}M  
这样的话assignment也必须相应改动: 6B|i-b $~  
:`Ut.E~.  
template < typename Left, typename Right > ,.}%\GhY  
class assignment j/fniyJ)  
  { %ek0NBE7  
Left l; fGqX dlP  
Right r; AI|+*amTd  
public : p$qk\efv*4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W`NF40)  
template < typename T2 > <oV[[wl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i q oXku  
} ; ^+v1[U@  
g(;OUkj$Zp  
同时,holder的operator=也需要改动: ZWo~!Z[Y  
Rb.vyQ  
template < typename T > 6>oc,=MV/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dR;N3KwY  
  { #o7)eKeQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cjJfxD&q  
} } Z FoCMM  
|w54!f6w_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /t`\b [  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cz{`'VN}`  
ge:a{L  
return l(rhs) = r; &)gc{(4$  
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。 Z\xnPhV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J?yasjjgP  
M<d!j I9)  
template < typename Tp > 0<a|=kZ  
class constant_t 2l+L96  
  { BQ)>}YHk  
  const Tp t; W/hzo*o'g  
public : x,.=VB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Qrg- xu=  
template < typename T > M\a{2f7'n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )E*f30  
  { Q;w [o  
  return t; 7C 0xKF  
} !%ju.Xs8  
} ; E;{RNf|  
m*A b<$y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HY FMf3  
下面就可以修改holder的operator=了 e15yDwvB  
\)rMC]  
template < typename T > jwa6`u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s_XCKhN:  
  { `Wg"m~l$N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _,)_(R ,h  
} E+qLj|IU  
lZL+j6Q  
同时也要修改assignment的operator() W"\}##  
6j XDLI  
template < typename T2 > 'z AvQm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =eUKpYI  
现在代码看起来就很一致了。 5X=1a*2']  
Zk((VZ(y  
六. 问题2:链式操作 R20 .dA_N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G3io!XM)D  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /MY's&D(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vj%"x/TP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #e-K It  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QK[^G6TI  
\}v@!PQl  
template < typename T > @jm+TW  
struct result_1 O>qlWPht  
  { 41<h|WA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z$R&u=J  
} ; ;mQ|+|F6X  
* 3fl}l  
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: B qX"La,  
I3Z?xsa@Z  
template < typename T > 5z,q~CU  
struct   ref or3OLBf*Q  
  { Dg.~"h5mT  
typedef T & reference;  x _>1x#  
} ; U&1O  
template < typename T > :ig=zETM  
struct   ref < T &> # o/;du  
  { .1RQ}Ro,<  
typedef T & reference; hdx_Tduue  
} ; 9 d a=q  
(WC =om  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [mu8V+8@d4  
m;l[flQ~  
template < typename T > O}zHkcL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o #\L4P(J  
  { 4 H0rS'5d  
  return l(t) = r(t); +_J@8k  
} F_'{:v1GW  
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。 /~u^@@.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +bLP+]7oZ  
)VkVZf | S  
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 yO7y`;Q(sF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nt$P A(Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 En9J7es_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X-(( [A  
最后的布局是: 81x/ bx@L%  
                Add >^Wpc  
              /   \ >W] Wc4 \  
            Divide   5 F\xIVY  
            /   \ S1Y,5,}  
          _1     3 H 4 ELIF#@  
似乎一切都解决了?不。 jyW={%&  
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。 " $farDDoF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 hGY-d}npAJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /)J]ItJlz  
W7WHDL^  
template < typename Right > O U7OX]h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]NTQF/   
Right & rt) const G<-KwGy,D  
  { 4AJT)I.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %<nGm\  
} 8iaMr278W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &?bsBqpN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )jgz(\KZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 rtz-kQ38R  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 X,l7>>L{g  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xbhHP2F |  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8A&N+sT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: j[:70%X  
]rj~3du\  
template < class Action > RNw#s R  
class picker : public Action bT2c&VPCE  
  { {U_ ,y(V  
public : 7QTS@o-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6AJ`)8HX  
  // all the operator overloaded l hYJectJa  
} ; Al*=%nY  
j1g$LAe  
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。 4bGvkxZo`$  
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: plB8iN`x<  
59D '*!l-  
template < typename Right > !Z2h ?..O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rBmW%Gv  
  { zqdkt `  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); drjNK!XL@  
} ^2Cqy%x-  
9D\E0YG X/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 98R/ ^\  
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。 D? %*L  
Q" h]p  
template < typename T >   struct picker_maker cI8\d 4/py  
  { ;~:Z~8+{c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,^c-}`!K  
} ; Uz_ob9l<#H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D.{vuftu  
  { ==?wG!v2h  
typedef picker < T > result; [DjlkA/Zg  
} ; h\@X!Z,  
3lWGa7<4Z  
下面总的结构就有了: u3 LoP_|  
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。 }GURq#  
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。 <Rw2F?S~)n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kYkA^Aq  
至此链式操作完美实现。 +1c r6a  
GOdWc9Ta!  
2(GY k  
七. 问题3 i`l;k~rP  
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。 - i2^ eZl  
.$cX:"_Mk  
template < typename T1, typename T2 > n%36a(] t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <(Ar[Rp  
  { 2 oL$I(83  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C<a&]dN/  
} &?QKWxN  
IxWi>8  
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: Gq1C"s$4'  
<ndY6n3  
template < typename T1, typename T2 > J)Yz@0#T(;  
struct result_2 Hfj.8$   
  { nt>3i! l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /!Ag/SmS!9  
} ; P|ibUxSA~,  
j07A>G-=  
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? Cd^1E]O0{  
这个差事就留给了holder自己。 !U4YA1>>  
    g/$RuT2U  
G L0P&$h  
template < int Order > \bF<f02P  
class holder; R$u1\r1I  
template <> F7C+uG Ts  
class holder < 1 > 4Hf'/%kW  
  { XLiwE$:t%  
public : ~5|R`%  
template < typename T > l=P)$O|=w  
  struct result_1 VSUWX1k4%  
  { )Az0.}  
  typedef T & result; b (@GKH"W  
} ; Es}`S Ie/  
template < typename T1, typename T2 > H'$H@Kn]-  
  struct result_2 :##$-K*W"  
  { S3HyB b  
  typedef T1 & result; vD#kH 1  
} ; voRb>xF  
template < typename T > g51UIN]o-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zp{K_ec{  
  { x76;wQ  
  return (T & )r; tIV9Y=ckr0  
} vAG|Y'aO@%  
template < typename T1, typename T2 > I+Yq",{%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c]k+ Sx&}  
  { HI:1Voy  
  return (T1 & )r1; N6BOUU]  
} - 8"K|ev  
} ; N@X6Z!EO  
It2:2  
template <> S/eplz;  
class holder < 2 > -0`n(`2  
  { er BerbEEH  
public : Zr6.Nw  
template < typename T > g*_n|7pB  
  struct result_1 }vP(SF 6  
  { O`_, _  
  typedef T & result; )j}#6r  
} ; )J yB  
template < typename T1, typename T2 > ~S~+'V,d  
  struct result_2 @v&P;=lU  
  { w?*79 u  
  typedef T2 & result; 4k{xo~+%,  
} ; Xep2 )3k>  
template < typename T > _'y`hKeI[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^"iL|3d  
  { @R;k@b   
  return (T & )r; yfqe6-8U  
} 7zN7PHT=$t  
template < typename T1, typename T2 > k`'*niz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2Kr8#_) 0  
  { 7;.Iat9gMf  
  return (T2 & )r2; z&#^9rM"  
} XLYGhM  
} ; o)b-fAd@$  
S 1~EJa5H  
<f)T*E^5%  
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> >。 'Zex/:QS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sc-hO9~k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !H)!b#_  
7z\ #"~(.  
return l(i, j) = r(i, j); |G/)<1P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mss.\  
S&l [z,  
  return ( int & )i; %<O~eXY  
  return ( int & )j; O\=Zo9(NHF  
最后执行i = j; 1x##b [LC  
可见,参数被正确的选择了。 /Wl8Jf7'  
rOYYZ)Qw  
hZo  f  
7#Fcn  
e=# D1  
八. 中期总结 lc [)Ev  
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: LV$Ko_9eA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z wwJyy%/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nu|,wE!i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C(>g4.-p8  
h'vBWtMa  
=l] lwA -  
Ed_Fx'  
5~[][VV^  
F]N?_ bo  
九. 简化 \?Xoa"^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h^,L) E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b o_`P3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: b>#dMRK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;/ |tU o$  
  +-*/&|^等 psiuoYf  
2. 返回引用。 heWQPM|s  
  =,各种复合赋值等 IZQ*D)  
3. 返回固定类型。 n8\88d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K2v[_a~@  
4. 原样返回。 ?-0, x|ul  
  operator, WD kE 5  
5. 返回解引用的类型。 i>-#QKqJ  
  operator*(单目) .>}Z3jUrf  
6. 返回地址。 8y[Rwa  
  operator&(单目) {od@S l  
7. 下表访问返回类型。 QWt3KW8)  
  operator[] Azr|cKu]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d}|z+D  
  operator<<和operator>> T>hm\!  
XW2ZQMos1  
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。 Bk5 ELf8pL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W|sU[dxZ  
>xF&>SDC  
template < typename Left > qq?o^_^4  
struct value_return aN,? a@B  
  { ^e $!19g  
template < typename T > Gv#bd05X  
  struct result_1 2o1WXE %$  
  { H_| re  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xwwL  
} ; (KPD`l8.  
oe<@mz/  
template < typename T1, typename T2 > X(#8EY}X  
  struct result_2 yVKl%GO  
  { GlC(uhCpV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *L Y6hph"  
} ; ~oK0k_{~  
} ; U1 rr=h g  
Qs#;sy W@~  
n`jG[{3t&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]!jfrj  
{(t R<z)  
下面我们来剥离functor中的operator() /9Qr1@&v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sK/ymEfRv  
FGm!|iI  
return l(t) op r(t) UV{})T*s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ) jM-5}"  
return op l(t) >r}?v3QW  
return op l(t1, t2) .*W7Z8!e  
return l(t) op Cy5iEI#  
return l(t1, t2) op J!3;\  
return l(t)[r(t)] hl)jE 06  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XW^Pz (  
_[l&{,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z>X]'q03  
单目: return f(l(t), r(t)); ]F;1l3I-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \F+".X#jh  
双目: return f(l(t)); Ul 85-p  
return f(l(t1, t2)); /L|x3RHs  
下面就是f的实现,以operator/为例 TT#V'r\  
J*:_3Wsy  
struct meta_divide 497l2}0  
  { qwn EVjf  
template < typename T1, typename T2 > pu ?CO A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }w >UNGUMh  
  { 0=40}n&`  
  return t1 / t2; pbwOma2  
} 7*WO9R/  
} ; 7:JGrO  
];=|))ky"  
这个工作可以让宏来做: q& KNK  
W?ghG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O9ro{ k  
template < typename T1, typename T2 > \ Pj BBXI1i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m0^~VK|  
以后可以直接用 C58B(Ndo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9U )9u["DH  
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 T@zp'6\H  
(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。。。) )!G 10  
z?UEn#E2  
nhZ/^`Y<  
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 PTXS8e4  
/_8nZVu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m?8o\|i,  
class unary_op : public Rettype ;l < amB  
  { *o(bB!q"c  
    Left l; g1l:k1\Ht  
public : f^IB:e#j;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q+_z*  
!u4eI0?R?  
template < typename T > mGmZ}H'{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zx+}>(U\U  
      { ^ 6Yt2Bhs  
      return FuncType::execute(l(t)); VrhHcvnZ  
    } "kIlxf3  
+<B"g{dLuX  
    template < typename T1, typename T2 > :gRVa=}=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N\?__WlBK7  
      { 0Xn,q]@Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pDhUD}1G  
    } ^bdXzjf  
} ; N{M25ucAHl  
dAOJ: @y  
3e\IRF xzb  
同样还可以申明一个binary_op ^\yz`b(A0  
?Ho>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EyBTja(4  
class binary_op : public Rettype 3mg:9]X9  
  { [?$tu%Q(Z  
    Left l; X V)ctF4  
Right r; K,*z8@  
public : 45jImCm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :n%&  
$_\x}`c~.  
template < typename T > \E05qk_;K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]<Q&  
      { Bc b '4*:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qamq9F$V  
    } M}=>~TA@  
!g#y$  
    template < typename T1, typename T2 > A2P.5EN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1jPh0?BY  
      { l=$?#^^ /  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wk!<P" nHd  
    } uy<b5.!-  
} ; GE !p  
W}%[i+  
C!6D /S  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |=:hUp Jp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8;f5;7M n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l%2 gM7WMY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n5tsaU;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (W[]}k ;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z;N`jqo   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 # |OA>[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) s<3M_mt  
下面是修改过的unary_op q; C6ID`  
OF-g7s6VH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sl P>;  
class unary_op HoeW6UV  
  { T;S6<J  
Left l; ]kO|kIs  
  :1]J{,VG  
public : ~K(mt0T )  
BV}sN{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WfTl\Dxw  
dqFp"Xe"%  
template < typename T > .CW,Td3f!  
  struct result_1 *|;`Gp  
  { 0 c,!<\B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @V^5_K  
} ; 2a 7"~z~  
/^X)>1)j  
template < typename T1, typename T2 > ;r.#|b  
  struct result_2 0eK>QZ_  
  { oc[z dIk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !>GDp>0  
} ;  um2}XI  
Wq}W )E  
template < typename T1, typename T2 > U % ?+N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3l$D%y  
  { lW4 6S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vRDs~'f  
} M(^ e)7a1  
\#F>R,  
template < typename T > 5%@~"YCo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bPV;"  
  { VS_I'SPPIc  
  return OpClass::execute(lt(t)); s E;2;2u"  
} ]AN%#1++U  
8u1?\SYnb  
} ; <vxTfE@>bp  
}2Y`Lr  
(''w$qq"D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7=qvu&{  
好啦,现在才真正完美了。 9j5-/   
现在在picker里面就可以这么添加了: 3[ xHY@c  
/R>YDout}  
template < typename Right > ^nDa-J$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~4mRm!DP  
  { ]M~ 7L[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u0qTP]  
} ]8 <`&~a  
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。 ZQ-6n1O  
m SO7r F  
.;(a;f+{;  
19%zcYTe  
C3 BoH&  
十. bind d vo|9 >  
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。 lB!M;2^)X  
先来分析一下一段例子 gQ<{NQMzvd  
Xxj<Ai 2  
4RH>i+)pS\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5s>>] .%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B^{~,'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v`p@djM  
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。 +Z]}ce u"  
我们来写个简单的。 DUg[L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w>'3}o(nY  
对于函数对象类的版本: `91Z]zGpU  
Cj/!m  
template < typename Func > Mf7 [@#$  
struct functor_trait b+L!p.:  
  { j'lC]}kH  
typedef typename Func::result_type result_type;  D@]/%;  
} ; u('`.dwkc  
对于无参数函数的版本: {z9z#8`C;  
o'Y/0hkh  
template < typename Ret > Fr2F&NN`D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [*5hx_4%B  
  { qt4%=E;[  
typedef Ret result_type; ,4;'s  
} ; Zb'a+8[  
对于单参数函数的版本: 7 ;2>kgf~  
$6 4{Ff  
template < typename Ret, typename V1 > 0w vAtK|Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *&V"x=ba,  
  { cyh ;1Q  
typedef Ret result_type; Z&7Yl(|  
} ; !Fs<r)j  
对于双参数函数的版本: Lg7dJnf  
Y@ vC!C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~aXJ5sY"f&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,F+,A].wG  
  { >\3N#S"PF  
typedef Ret result_type; j9-.bGtm?.  
} ; BA8!NR|  
等等。。。 =F5zU5`i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~(=5`9  
1 qp"D_h  
template < typename Func > J*AYZS-tSE  
struct func_return v] m`rV8S[  
  { EiyHZ  
template < typename T > <q&i"[^M  
  struct result_1 %_~1(Glz  
  { {!!8 *ix  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (`R heEg@f  
} ; &!FI!T -WH  
itcM-?  
template < typename T1, typename T2 > #/\Zo &V8  
  struct result_2 fw a*|y;  
  { ZS`9r16@b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &2n 5m&   
} ; VJ1rU mO~  
} ; n;~'W*Ln0  
Qo*OC 9E`  
1)f <  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nB/`~_9  
?u0qYep:  
template < typename Func, typename aPicker > i@ 86Ez  
class binder_1 D r"PS >.  
  { =Wz)(N  
Func fn; A7T(p7pP  
aPicker pk; uC[F'\Y  
public : 0C6T>E7  
7y$U$6  
template < typename T > 3FMYs&0r4  
  struct result_1 ^Cj3\G4,  
  { 9V;A +d,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +WguWLO"  
} ; ]Y$jc  
Z!4B=?(  
template < typename T1, typename T2 > J~h9i=4<bF  
  struct result_2 O5:[]vIn  
  { A+z}z@K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1DN  
} ; jLw|F-v-l<  
-U;=]o1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c_aj-`BKp  
kZR(0, W  
template < typename T > c(!pcB8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6QNZ/Ox:  
  { _T;Kn'Gz(&  
  return fn(pk(t)); \{qtdTd  
} +F>erdV  
template < typename T1, typename T2 > Z@AN0?,`~o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m;qqjzy  
  { WtXf~ :R  
  return fn(pk(t1, t2)); |EY1$qItid  
} &y-z[GR[{  
} ; D}N4*L1  
v|@EuN14<  
F'@ 9kdp  
一目了然不是么? j@4]0o  
最后实现bind mILCC} Kt  
f?(g5o*2  
is^5TL%@  
template < typename Func, typename aPicker > 4.>y[_vu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7dOpJjv?)  
  { g\*2w @  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <<-BQ l~  
} &3itBQF  
=p dLh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 474 oVdGx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1k{H,p7  
?/(*cA  
十一. phoenix *T.V5FB0S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |lyspD  
?`75ah  
for_each(v.begin(), v.end(), (@=h(u.  
( %UG|R:  
do_ ziv+*Qn_b4  
[ uX6rCokr  
  cout << _1 <<   " , " & sXMB  
] : z\||f  
.while_( -- _1), kZfj"+p_S  
cout << var( " \n " ) eu//Q'W  
) *g4Uo{  
); a;&0u>  
TeyFq0j@'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l vBcEg  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gRZ!=z[&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dj3,SJ*x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rk{vz|  
%2^V.`0T  
9j5B(_J^  
template < typename Cond, typename Actor > V8Z@y&ny  
class do_while ZbH_h]1$D  
  { j_b/66JyN  
Cond cd; Zj0h0Vt  
Actor act; 7>EMr}f C  
public : Wxi;Tq9C@_  
template < typename T > Q v},X~^R  
  struct result_1 g9IIC5  
  { jPg[LZQ'  
  typedef int result_type; VS65SxHA  
} ; BU|m{YZ$  
/)4Q%Zp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {&FOa'bP  
r>rL[`p(2  
template < typename T > <t"fL RX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oq (W|  
  { nd5.Py$  
  do 2\F'So  
    { sBNqg~HwB?  
  act(t); }T53y6J#  
  } <d{>[R)  
  while (cd(t)); ZR8y9mx2"  
  return   0 ; V-"#Kf9  
} !.O;SG  
} ; %PPkT]~\  
2Ic)]6z R  
'yh)6mid  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +u lxCm_lV  
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。 %iZ~RTY6 !  
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。 qr~zTBT] E  
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。 P7 5@Yu(  
下面就是产生这个functor的类: gmOP8.g  
Ia:M+20n  
<W*6=HZ'  
template < typename Actor > C k/DV  
class do_while_actor WJ\,Y} J  
  { 52r\Q}v$  
Actor act; Ctk1\quz  
public : ,,?XGx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  p.,`3"C1  
.{(gku>g(  
template < typename Cond > :1~4X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kAW2vh  
} ; r]S"i$  
.EjjCE/v-  
DH.CAV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  7uzc1}r  
最后,是那个do_ K'[kl'  
)W1[{?  
wid  
class do_while_invoker ixqvX4vv,B  
  { |WgFLF~k  
public : a24(9(yh  
template < typename Actor > +;q` A 1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /KlSI<T@  
  { UUvR>5@n  
  return do_while_actor < Actor > (act); k7 Ne(4P  
} qI[AsM+  
} do_; /8/N  
2l~qzT-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0Q]{r )  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i1Y<[s  
最后来说说怎么处理break和continue >Hd!o"I  
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。 )0=H)k0  
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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