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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *)0bifw$&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;d$PQi  
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, #eSVFD5ZU  
q>:>f+4  
d'ddxT$GG  
;AyE(|U+  
  class filler W/_=S+CvK  
  { F[PIo7?K  
public : [<SM*fQ>t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6v~` jS%3  
} ; .3WDtVE  
pW ]+a0j  
xxxM  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0sq?;~U  
3Mw\}q  
:N03$Tvl  
[0|g3K !A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Trd/\tX#v&  
ngF5ywIG  
sute%6yM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O%?TxzX;  
{TT@Mkz_QC  
!u~h.DrvZ  
p ;E zmz  
二. 战前分析 v~^c-]4I  
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。  .b] 32Ww  
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 W+k`^A|@  
P Z5BtDm  
w5*?P4P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P<P4*cOV  
  /* --------------------------------------------- */ {Ic~}>w  
vector < int *> vp( 10 ); $nN`K*%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Eq$Q%'5*ua  
/* --------------------------------------------- */ R^zTgyr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;\(Wz5Ok&J  
/* --------------------------------------------- */ 1(!w xJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p&1IK8i"  
  /* --------------------------------------------- */ v&g(6~b_>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); klHOAb1  
/* --------------------------------------------- */ APxy %0Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g-^Cf   
3&Dln  
Z}bUvr XP  
ECHl 9; +  
看了之后,我们可以思考一些问题: H':dLR  
1._1, _2是什么? .5=Qf vi*  
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。 (?MRbX]@  
2._1 = 1是在做什么? BM bT:)%  
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。 dhl[JC~ _  
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。 4k'2FkDA  
S"?py=7  
p x;X}Cd  
三. 动工 'G1~\CT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nLK%5C  
jxA`RSY  
WBTdQG Q6  
<3\t J  
template < typename T > $47cKit|k:  
class assignment @ yJ/!9?^  
  { fdr.'aMf%  
T value; # Sfz^  
public : BNU]NcA#*,  
assignment( const T & v) : value(v) {} @kU{  
template < typename T2 > ydp?%RB3w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HfN-WYiR  
} ; 6itp Mck  
J/(3: a>  
', -4o-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fuJ6 fmT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _%WJ7~>  
pQ0yZpN%;  
X\3IY:Q@T  
 _Y@'<S.  
  class holder PAF2=  
  { >L$g ;(g  
public : n"B"Aysz  
template < typename T > jJ% *hDZ6t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f(q^R  
  { S-[]z*  
  return assignment < T > (t); w <zO  
} x7$U  
} ; #BK\cIr  
:CEhc7gU  
>W 2Z]V  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G hH0-g{-  
e* gCc7zz  
  static holder _1; 9TGjcZ1S'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qxj &IX  
,sPsL9]$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rtcY(5Q  
而不用手动写一个函数对象。 9ls<Y  
FY"!%)TV  
v ?@Ys+V  
H?8uy_Sc  
四. 问题分析 "Yw-1h`fR  
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。 kE QT[Lo  
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。 m Nw|S*C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r.M8#YL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {UT>> *C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p1t9s N,  
"El$Sat`  
五. 问题1:一致性 1fRYXqx  
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?| ,ZjbbBZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rlu{C4l  
{xr!H-9ZAA  
struct holder ^!^8]u<Q  
  { `WF?87l1  
  // r-]Au -  
  template < typename T > UNLy{0tA  
T &   operator ()( const T & r) const 2GECcx53  
  { . (*V|&n  
  return (T & )r; K V ^ `  
} hnS ~r4  
} ; $oK,&_  
.(Q3M0.D  
这样的话assignment也必须相应改动: mJb>)bO l  
Er} xB~<t  
template < typename Left, typename Right > '3=[xVnv  
class assignment Uxx=$&#  
  { @V)k*h3r+  
Left l; 6TS+z7S81L  
Right r; `.nkC_d  
public : jeMh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #: L|-_=a  
template < typename T2 > Uj}iMw,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ' U{?"FP  
} ; Fc>W]1  
\>nPg5OT  
同时,holder的operator=也需要改动: l<)(iU  
w'ZL'/d  
template < typename T > l epR}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +#O?a`f  
  { HB`u@9le  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nU%rSASu  
} A:[La#h|p  
2H fP$.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wG2lCv`d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ON _uu]=  
G\tTwX4  
return l(rhs) = r; Rj9ME,u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0wXfu"E{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3toY#!1Ch  
a9Lf_/w{&  
template < typename Tp > `7}6  
class constant_t ')I/D4v  
  { My'M ~#kO,  
  const Tp t; & PrV+Lv  
public : K97lP~Hu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z.oDH<1  
template < typename T > LlL\7?_;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Zu:cF+h l  
  { #wbaRx@rc  
  return t; Wcn3\v6_  
} Y&`Vs(  
} ; h J#U;GL  
~\DC )  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~}w(YQy=y  
下面就可以修改holder的operator=了 sIdo(`8$  
BIDmZU9tL  
template < typename T > '(Uyju=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c`mJrS:  
  { g"( vl-Uw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y'Sxehx  
} ?mS798=f  
C*ZgjFvB  
同时也要修改assignment的operator() Xj"/6|X  
LslQZ]3MY  
template < typename T2 > 75wQH*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `23&vGk}  
现在代码看起来就很一致了。 )y'`C@ijI  
r vVU5zA4H  
六. 问题2:链式操作 e{U`^ao`F8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IB /.i(  
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。 QkZT%!7  
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。 o1MI&}r  
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。  S20x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $1.iMHb  
Fp4eGuWH#  
template < typename T > IV;juFw}G  
struct result_1 :ZL;wtT  
  { \`jFy[(Pa'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #nX0xV5=  
} ; _)p@;vGV  
n99:2r_  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yEtI5Qk  
r ^_8y8&l  
template < typename T > HD?z   
struct   ref AvRZf-Geg  
  { Crh5^?  
typedef T & reference;  BqP:]  
} ; Hx2UDHF  
template < typename T > ;#78`x2  
struct   ref < T &> pZ+zm6\$  
  { 3 l->$R]  
typedef T & reference; kI]i,v#F  
} ; 5&v'aiWK  
tz j]c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8|{:N>7  
X}0NeG^'O  
template < typename T > X|L.fB=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `hM`bcS  
  { ~^$ONmI5  
  return l(t) = r(t); H.XD8qi3W  
} 6#7f^uIK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1Ls@|   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ly%$>BRU  
g10$pf+L  
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 99G/(Z}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Df||#u=n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m/=,O_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8<0H(lj7_  
最后的布局是: E,shTh%&~  
                Add \yNjsG@,  
              /   \ y7wy9+>l  
            Divide   5 i|Lir{vW  
            /   \ i' %V}2  
          _1     3 >*,Zc  
似乎一切都解决了?不。 ;H_yNrwA  
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。 # Fw<R'c  
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。 KArf:d  
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: M ioS  
)J<Li!3  
template < typename Right > "'94E,W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aWm0*W"(@  
Right & rt) const YN n,{Xi  
  { y mY,*Rb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hZY+dHa]  
} kWjCSC>jA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J [2;&-@  
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。 !-2nIY!  
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。 r-^Ju6w{  
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。 ggVB8QN{  
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。 $n(?oyf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g}{Rk>k  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: bnUpH3  
z[0L?~$  
template < class Action > 7SoxsT)  
class picker : public Action TmH#  
  { jMcCu$i7  
public : f";70}_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,8;;#XR3  
  // all the operator overloaded v[e$RH  
} ; &sR{3pC}  
7`6n]4e  
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。 J^hj R%H  
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: S-gL]r3G8  
?#ndMv!$  
template < typename Right > aN ). G1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L; Nz\sJ  
  { #?}k0Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yf*MG&}  
} ~)tIO<$U  
Pw1V1v&> q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $ n`<,;^l  
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。 0h^upB#p  
w?Nvm?_]  
template < typename T >   struct picker_maker qXt2m  
  { %LXk9K^]e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t&mw@bj  
} ; Z7JI4"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wHWd~K_q  
  { ORs<<H.d  
typedef picker < T > result; [ k^6#TQcn  
} ; 28d:  
.oO_x>  
下面总的结构就有了: =9i:R!,W  
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。 x/~V ZO  
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。 1oFU4+{ 4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B*zb0hdo:  
至此链式操作完美实现。 {}D8Y_=9\  
Q6_!I42Y`  
ul(1)q^  
七. 问题3 OC#oJwC  
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^ B'W{  
4sSQ nK  
template < typename T1, typename T2 > !Lb9KDk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -qs.'o ;2  
  { FxKH?Rl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :V HJD  
} Z]1~9:7ap  
pA!+;Y!ZB<  
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: X@JDfn?A  
hDl& KE  
template < typename T1, typename T2 > cwz %LKh  
struct result_2 +'= ^/!  
  { Pgr>qcbql  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n~8-+$6OR  
} ; /!eC;qp;[  
.',ikez  
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? c<A@Op"A  
这个差事就留给了holder自己。 #| A @  
    TcpD*%wW  
}dAb} 0XK.  
template < int Order > {tu* ="d=  
class holder; _:c8YJEG{  
template <> s)375jCga  
class holder < 1 > MGX,JW>L  
  { [@rZ.Hsl  
public : HzQ6KYAMq  
template < typename T > l#~Sh3@L(  
  struct result_1 bNevHKS  
  { e|):%6#  
  typedef T & result; T d4/3k  
} ; J^ P/2a#a  
template < typename T1, typename T2 > , y{o!w  
  struct result_2 9H1R0iWW  
  { =XQ3sk6U  
  typedef T1 & result; 4D$$KSa  
} ; 9D(M>'Bh  
template < typename T > fR5 NiH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .Ky<9h.K  
  { me1ac\  
  return (T & )r; ? RB~%^c!  
} #ZCgpg$wM  
template < typename T1, typename T2 > }UXj|SY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <rRm bFH#  
  { 7Q 0 M3m  
  return (T1 & )r1; }s}b]v  
} ItYG9a  
} ; /-^gK^  
#T#&qo#  
template <> bk2 HAG  
class holder < 2 > s:*gjoL  
  { gBYL.^H^l  
public : Yah3I@xGy  
template < typename T > ]'~'V2Ey  
  struct result_1 O5Yk=-_m  
  { baR{   
  typedef T & result; 9^v|~f  
} ; VG&|fekF  
template < typename T1, typename T2 > .N_0rPO,Kw  
  struct result_2 $d,30hK  
  { n_$lRX5  
  typedef T2 & result; LP@Q8{'  
} ; mC>7l7%  
template < typename T > |WXu;uf$.u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %CF(SK2w  
  { # Sb1oLC  
  return (T & )r; %L/Wc,My  
} bxkp9o  
template < typename T1, typename T2 > p'KU!I }  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Tud[VS?99  
  { ~;UK/OZ  
  return (T2 & )r2; (W=z0Lqu  
} mEz&:A  
} ; DI!NP;E  
/  DeI s  
k/?+jb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 D?@330'P9C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3t68cdFlz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A[htG\A` 0  
G A2S  
return l(i, j) = r(i, j); #96E^%:zL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0@*rp7   
;OPzT9  
  return ( int & )i; aODOc J N  
  return ( int & )j; tz1iabZ{  
最后执行i = j; !rTh+F*  
可见,参数被正确的选择了。 -$dnUXFsj[  
W$?1" F.  
iknBc-TLD  
D'Byl,W$   
^tc@bsUF  
八. 中期总结 &IXr*I  
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: BI4 p3-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wj.)wr!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T=;'"S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FT`y3 ~  
;oob TW{  
2x$\vL0  
f+fF5Z\  
 fJc,KZy  
*bmk(%g  
九. 简化 aJI>qk h?]  
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。 9OF5A<%"u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V)!Oss;i  
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: CM9+h;Zm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N<"_5  
  +-*/&|^等 $'?CY)h{  
2. 返回引用。 s8@fZ4  
  =,各种复合赋值等 N7+K$)3  
3. 返回固定类型。 *7BY$q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +;FF0_   
4. 原样返回。 3~s0ux[  
  operator, <mrLld#_:C  
5. 返回解引用的类型。 !Aunwq^  
  operator*(单目) )ckx&e  
6. 返回地址。 [RC|W%<Z>  
  operator&(单目) [OH>NpL  
7. 下表访问返回类型。 2/B(T5PY@  
  operator[] d@,q6R}!MP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 if#$wm%  
  operator<<和operator>> J +<|8D  
$dorE ~T  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]y-r I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,_\h)R_  
c7 wza/r>  
template < typename Left > sDJ5'ul  
struct value_return OK3B6T5w=  
  { Axj<e!{D  
template < typename T > ^4 es  
  struct result_1 % fA0XRM  
  { >%Y.X38Z[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FCqs'  
} ; bTHJbpt*-  
}Z0)FU +  
template < typename T1, typename T2 > <KHB/7  
  struct result_2 Nm OQ7T  
  { Q6Jb]>g\H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eUF PzioW  
} ; M 80Us.  
} ; JK,#dA#  
pxDZ}4mOh  
~@itZ,d\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ->8n.!F}  
V+Cb.$@  
下面我们来剥离functor中的operator() ^9cqT2:t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =YLt?5|e  
M&Ycw XV:Z  
return l(t) op r(t) G@,qO#5&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tkNuM0  
return op l(t) ,aawtdt/  
return op l(t1, t2) *2;w;(-s  
return l(t) op LNg[fF^:  
return l(t1, t2) op "uZ'oN  
return l(t)[r(t)] }"q1B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M{O2O(  
'-W p|A  
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: '|WMt g  
单目: return f(l(t), r(t)); .z+QyNc:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i$%;z~#wW  
双目: return f(l(t)); @jwUH8g1  
return f(l(t1, t2)); W]6Y buP:  
下面就是f的实现,以operator/为例 mRQ F5W6  
z%mM#X  
struct meta_divide `@Kh>K  
  { BMFpkK9|  
template < typename T1, typename T2 > {wA@5+[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `33h4G  
  { @X1>Wv|[  
  return t1 / t2; vcV=9q8P1  
} 9D8el}uHf  
} ; 8V~w3ssz  
T*A_F [  
这个工作可以让宏来做: HnOp*FP  
(sr_& 7A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \>,{)j q;  
template < typename T1, typename T2 > \ RJBNY;0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oleRQ=  
以后可以直接用 =>S5}6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PX]A1Kt?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '%K,A-7W  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m$[ \(Z(/  
Qj 0@^LA  
aEX+M57k~  
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 }Qg9l|  
tLV9b %i(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z,DEBRT+  
class unary_op : public Rettype c*1B*_08  
  { 6S`eN\s  
    Left l; hiP^*5h  
public : ;t*45  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q[dls_  
JrCm >0g  
template < typename T > $i~DUT(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D%Pq*=W  
      { na8A}\!<  
      return FuncType::execute(l(t)); OZk(VMuI  
    } % YU(,83(+  
t ;y>q  
    template < typename T1, typename T2 > ,v)@&1Wh:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p^~lQ8t  
      { &?YQVwsN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vco:6Ab$  
    } pw&l.t6.  
} ; Hyq| %\A  
*qKwu?]?>  
*^" 4 )  
同样还可以申明一个binary_op qw"`NubX  
j.ANBE96>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]km8M^P  
class binary_op : public Rettype N}\$i&Vi  
  { yuKfhg7  
    Left l; y;#p=,r  
Right r; { -<h5_h@  
public : s u![ST(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t{84ioJ"$  
#2x\d  
template < typename T > Y@#~8\_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {b]WLBy  
      { !|Vjv}UO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @c7 On)sy  
    } ,'82;oP4  
"o[\Aec:  
    template < typename T1, typename T2 > #M{}Grg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #lV&U  
      { d![EnkyL;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N}.h_~6  
    } TKj9s'/  
} ; HykJ}ezX4  
"$ u"Py  
51&wH  
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 5/neV&VcB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b/ ~&M+)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bjD0y cB[  
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。 jsk<N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6,cyi|s  
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。。。 Yxi.A$g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dd98v Vj  
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) bpKb<c  
下面是修改过的unary_op  !X |Tf  
|urohua  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &8~U&g6C  
class unary_op /R F#B#9  
  { 2BRY2EF  
Left l; |A5]hL   
  JX>_imo  
public : AL,|%yup  
kdg Q -UN$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'nW:2(J  
1/ j}VC  
template < typename T > 2/(gf[elX  
  struct result_1 YzEa?F*$  
  { y{"8VT)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b\6w[52m  
} ; qj=12;  
oh,Nu_!  
template < typename T1, typename T2 > ]TD]    
  struct result_2 L3i\06M  
  { qmJFXnf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [.|tD  
} ; U4^dDj  
W\FKA vS  
template < typename T1, typename T2 > "&v?>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q$U;\Mg)  
  { .>h|e_E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KRm4r  
} BKVvu}V(o  
1 5rE|m^  
template < typename T > PvKe|In(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H6e ^" E  
  { Gvj@?62  
  return OpClass::execute(lt(t)); N b(se*Y#  
} pE15[fJ`  
o$Hc5W([Z  
} ; scN}eg:5  
+h*&r ~T  
pOw4H67  
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 wBCnP  
好啦,现在才真正完美了。 b!_l(2  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y5Ey%M m6  
/WMG)#kw'  
template < typename Right > kZf7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const | M-@Qvgh  
  { C, jPr )6)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5C{X$7u  
} &[JI L=m5  
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。 "eGS~-DVK  
%3"3OOT7  
}{E//o:Ta  
]:]2f 9y  
qF( ]Ce  
十. bind uCmdNY  
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。 5F&i/8Ib  
先来分析一下一段例子 O(WFjmHx  
qY#*zx  
z,/dYvT<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 69q8t*%O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eYR/kZ %<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $#"}g#u  
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。 t41\nTZr  
我们来写个简单的。 8v(Xr}q,r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F-_RL-hbN%  
对于函数对象类的版本: :UFf6T?  
^JY R^X>_  
template < typename Func > I~4 `NV0  
struct functor_trait B(b[Dbb  
  { c WK@O>  
typedef typename Func::result_type result_type; >o'D/'>ku  
} ; /j3oHi$  
对于无参数函数的版本: l  4~'CLi  
VAq( t  
template < typename Ret > @A$%baH0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @/|sOF;8W  
  { unjo&  
typedef Ret result_type; G++kU o<  
} ; ?e&CbVc4  
对于单参数函数的版本: I0)iC[s8;  
[iL2c=_  
template < typename Ret, typename V1 > `EWeJ(4Z@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7W}~c/%  
  { S7N54X2JwL  
typedef Ret result_type; r!Mr\  
} ; EXb{/4  
对于双参数函数的版本: T_YN^za(q  
j:{<    
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %!YsSk,   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W,wg@2  
  { Rs<,kMRGVL  
typedef Ret result_type; {L<t6A  
} ; nc$?tC9V  
等等。。。 /0@}7+&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <NS= <'U  
@X4;fd  
template < typename Func > S0p]:r ";x  
struct func_return Ep0Aogp29  
  { Prjl ;[I}  
template < typename T > b\^Sz{  
  struct result_1 XV+BSW7}  
  { i<%(Z[9Lk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n,xK7icYNQ  
} ; B=n]N+  
/dWuHS  
template < typename T1, typename T2 > rEddX  
  struct result_2 .:<c[EJ b  
  { TXrC5AJx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D0"+E*   
} ; ]YOQIzkL4}  
} ; Z39^nGO  
FIG5]u  
 hi.{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %\5y6  
~ZvZ k  
template < typename Func, typename aPicker > " I_T  
class binder_1 kMwt&6wS  
  { * z{D}L-&  
Func fn; pCpj#+|_)  
aPicker pk; '*)!&4f  
public : }Pw5*duq  
y{jv-&!xB  
template < typename T > SkPv.H0Id  
  struct result_1 b*p,s9k7  
  { y& Dd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <v5toyA  
} ; /Ee0S8!Z!1  
IM +Dm  
template < typename T1, typename T2 > YjdH7.js  
  struct result_2 {]Lc]4J  
  { E]ZM`bex&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4J I;NN  
} ; 0udE\/4!^  
yM#W,@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =}Cb?C[;  
lgnF\)  
template < typename T > "KFCA9u-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` 0\hm`  
  { % yJs"%  
  return fn(pk(t)); ?]P&3UU>0z  
} | sQ5`lV?  
template < typename T1, typename T2 > 2;kab^iv'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +;*])N%q  
  { <|m"Q!f  
  return fn(pk(t1, t2)); Y-,#3%bT;;  
} O#k?c }  
} ; ;9prsvf  
*$hO C%(  
1) @Wcc.  
一目了然不是么? u |f h!-  
最后实现bind Hq%`DWus\  
Dnd  
3$y]#L  
template < typename Func, typename aPicker > sAnH\AFm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3w^q0/ GD  
  { :b.#h7Qt<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rj:$'m7  
} G=b`w;oL:  
Ay2|@1e  
2个以上参数的bind可以同理实现。  nbOMtK  
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。 ?m~;*wn%  
_`;6'}]s  
十一. phoenix F<^,j7@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^ qE4:|e  
4y P $l  
for_each(v.begin(), v.end(), #G]s.by('  
( }}Q|O]e  
do_ TuX#;!p6  
[ ;Y)?6^"  
  cout << _1 <<   " , " 0|NbU  
] Xbap' /t  
.while_( -- _1), vKI,|UD&-  
cout << var( " \n " )  _@d.wfM  
) m =opY~&h  
); T!/$ @]%\7  
KH@M & >=^  
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: xXHz)w  
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 o+q 5:vJt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (-~tb-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F1/f:<}  
bggSYhJ?\#  
lffw7T~  
template < typename Cond, typename Actor > 4RdpROK  
class do_while mX"z$  
  { gNxnoOY  
Cond cd; dnN"  
Actor act; g\X"E>X  
public : qk:F6kL\`  
template < typename T > VT+GmS  
  struct result_1 Kj'm<]u  
  { GR|Vwxs<@P  
  typedef int result_type; o 'yR^`  
} ; YF."D%?  
.4?M.Z4[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .Yh-m  
BT`6v+,h7k  
template < typename T > <QszmE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3`="4  
  { Mu{mj4Y{  
  do "qwRcuHY  
    { JRl8S   
  act(t); SX*os$  
  } #Dy;x\a  
  while (cd(t)); b;S~`PL  
  return   0 ; =Ybbh`$<  
} FJ#V"|}  
} ; bt~-=\  
drN^-e  
bZ%[ON5OY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A0&~U0*(~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 abI[J]T9G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,`H=%#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5#:tL&q  
下面就是产生这个functor的类: uOZ+9x(  
SD TX0v  
[S$)^>0  
template < typename Actor > "I_3!Yu  
class do_while_actor x}F.<`  
  { S _#UEf  
Actor act; '3 |OgV  
public : +5^*c^C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E<~/AReo  
~r|.GY  
template < typename Cond > pz-`Tp w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,j2qY'wi  
} ; ir/2/ E  
5t0i/&zX  
)w/f 'fq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]4hXK!^Uu  
最后,是那个do_ ?J)%.~!  
[i&z_e)  
u4Vc:n  
class do_while_invoker MRmz/ZmRM  
  { l;?.YtMg  
public : }H^#}  
template < typename Actor > {)F-US  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L{(r@Vu  
  { V&GFGds  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?k"KZxpT  
} BRH:5h  
} do_; PQf FpmG  
rhL<JTS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q2,@>#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R]ppA=1*_l  
最后来说说怎么处理break和continue !3T x\a`?/  
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。 %/'[GC'y!  
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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