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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [1nI%/</>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y+?bo9CES!  
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, '*3+'>   
iMp)g%Ng  
2 yP#:T/z  
\k1Wh-3  
  class filler Gcs+@7!b  
  { Ya9uu@F  
public : q]Qgg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i]$d3J3  
} ; V7[qf "  
(Z,,H1L  
F'j:\F6C;  
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: )edM@beY_  
"W+4`A(/l  
FxZ\)Y   
Zo0&<QWj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,XA;S5FE  
Pm?6]] 7  
,+X8?9v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c~RIl5j  
>M1/m=a  
II<<-Y6  
fRa1m?%s  
二. 战前分析 p[uwG31IL`  
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。 E?XA/z !  
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 <m(nZ'Zqz2  
r\3In-(AT  
F}01ikXDb'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lHGv:TN  
  /* --------------------------------------------- */ Xj-3C[ 8@  
vector < int *> vp( 10 ); \:=Phbn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sej$x)Q\t  
/* --------------------------------------------- */ ;OKQP~^iH2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,Xh4(Gn#b  
/* --------------------------------------------- */ _+;x 4K;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _>`0!mG  
  /* --------------------------------------------- */ yQx>h6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;:!LAe  
/* --------------------------------------------- */ 2hp x%H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u\E.H5u27  
16 Xwtn72  
]Pd*w`R  
1OGlD+f  
看了之后,我们可以思考一些问题: df:,5@CJ8  
1._1, _2是什么? uyA9`~p=#  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #* Hhe>  
2._1 = 1是在做什么? gvU6p[D  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +.R-a+y3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8p211MQ<  
Z0'3.D,l  
Rp<Xu6r  
三. 动工 rb_G0/R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )T3wU~%  
v[|iuOU  
9]YmP8  
cQ8:;-M   
template < typename T > y1'/@A1  
class assignment 53T2w,?  
  { 16+@#d%#p  
T value; K7l{&2>?  
public : AHA*yC  
assignment( const T & v) : value(v) {} .6"7Xxe]<  
template < typename T2 > an7N<-?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f@}(<#  
} ; o+t?OG/0  
M)xK+f2_[  
)b7mzDp(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dG rA18  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ='JX_U`A^F  
*= 71/&B  
MJC Yi<D  
}"8_$VDcz  
  class holder +\ySx^vi  
  { oD8-I^  
public : 5cADC`q  
template < typename T > wTW"1M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "L)pH@)  
  { ES~]rPVS  
  return assignment < T > (t); }n=NHHtJ  
} bk?\=4B:E  
} ; y,x~S\>+  
Gt%kok  
O>Sbb2q?"  
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: QCo^#-   
gvJJ.IX]+  
  static holder _1; 6:!fyia  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZJpI]^9|  
lV 9q;!/1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CL*%06QyE  
而不用手动写一个函数对象。 '!I?C/49k  
|l|]Tw  
w-"&;klV  
eXd(R>Mx  
四. 问题分析 q- Qws0\v.  
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。 4_Jdh48-d  
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。 c5;ROnTm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $>UzXhf}\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jc)1}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XJ\q!{;h  
c`.:"i" k3  
五. 问题1:一致性 r&[~/m8zl  
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?| EyeLC6u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T82_`u  
YZ>cE#  
struct holder g)9/z  
  { -0`hJ_(  
  // n`,Q:  
  template < typename T > kUt9'|9!  
T &   operator ()( const T & r) const m&q;.|W  
  { hF~B&^dd.  
  return (T & )r; ]| y H8m  
} rA`\we)  
} ; $ZU(bEUOG  
H1[aNwLr  
这样的话assignment也必须相应改动: zi ,Rk.  
,7(/Il9  
template < typename Left, typename Right > :t qjm:  
class assignment l 3K8{HY  
  { nf4 P2<L!  
Left l; IMZKlU3  
Right r; 'dzp@-\  
public : L@Z &v'A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4.'EEuRw\}  
template < typename T2 > + LwoBn>6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D$cMPFa2Nt  
} ; *ls6#j@  
bwJi[xF  
同时,holder的operator=也需要改动: n@Ag`}  
CnH R&`  
template < typename T > o FLrSmY)E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1aE/_  
  { q UnFEg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FQFENq''B  
} ej;ta Kzj  
pJz8e&wyLM  
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。 {yHfE,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L\ %_<2  
xgz87d/<:  
return l(rhs) = r; |^Es6 .~  
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。 2M?lgh4"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {nefS\#{  
.6 NSt  
template < typename Tp > hYn'uL^~[  
class constant_t 6bNW1]rD  
  { ,[\(U!Z7:%  
  const Tp t; tZ^;{sM  
public : aA`q!s.%A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L{f>;[FR  
template < typename T > $kma#7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wu( 8 G  
  { mM* yv  
  return t; SN(=e#ljE  
} noA\5&hqW  
} ; )6&\WNL-x  
pT@!O}'$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \&5@yh  
下面就可以修改holder的operator=了 LG#w/).^  
dV{Hn {(  
template < typename T > DA$Q-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^Nw]'e3  
  { Jche79B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o%%x'uC  
} =h::VB}Lv  
&ZN'Ey?  
同时也要修改assignment的operator() 0:'jU  
>iH).:j  
template < typename T2 > zm+4Rl(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]B3FTqR{i  
现在代码看起来就很一致了。 vvAk<[  
NP`s[  
六. 问题2:链式操作 15 o.j!S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _c8.muQ<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 82za4u$q#  
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。 3:joSQa  
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。 M/a/H=J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C;q}3c*L  
_(`X .D  
template < typename T > mN{ajf)@  
struct result_1 B" m:<@ "  
  { Kxc$wN<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O2]r]9sh*  
} ; = 6<w'>  
;b?+: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: 1qj%a%R  
>zg8xA1zL  
template < typename T > &]6K]sWJK{  
struct   ref Kn#xY3W6  
  { $&=;9="  
typedef T & reference; &n]Z1e}5  
} ; rtL9c w5  
template < typename T > f=_?<I{  
struct   ref < T &> IHbow0'  
  { ~hz@9E]O  
typedef T & reference; 7e4tUAiuU  
} ; SKSAriS~  
A Ok7G?Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h0 GdFWN  
92aDHECo  
template < typename T > 4 uy@ {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9Ir~X|}\iL  
  { y- <PsP-I  
  return l(t) = r(t); \kV7NA  
}  df4^C->:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Wytvs*\`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .l( r8qY#  
2x`xyR_Q.R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  %*5g<5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: udEb/7ZL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nhP~jJn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ec*--]j*c  
最后的布局是: jO&f*rxN  
                Add oa&US_  
              /   \ !v5sWVVR  
            Divide   5 i. u15$  
            /   \ vQBY1-S  
          _1     3 TFJ{fLG  
似乎一切都解决了?不。 ZU| V+yT  
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。 p21=$?k!;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +A'q#~yILa  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o >Rw}R  
S0.- >"L  
template < typename Right > 4('0f:9z+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #>E3'5b   
Right & rt) const L^5&GcHP0  
  { MOp=9d+N~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^i`3cCFB<  
} lk*0c {_L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7dufY }}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f>s#Ngvc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )WP]{ W)r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (}*\ {  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ui.QYAYaV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? PtRj9TT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [NCXn>Z  
nj~$%vmA  
template < class Action > uGP[l`f|FQ  
class picker : public Action ]} 5I>l  
  { d6t)gG*5  
public : d739UhKC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D y`W5_xSz  
  // all the operator overloaded [Q7->Wo|S:  
} ;  r21?c|IP  
6:|!1Pg5  
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。 Xa{~a3Wy  
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: %2@ Tj}xa  
~>N`<S   
template < typename Right > 7GBZA=J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AMh37Xo  
  { /@9-!cL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B%%.@[o,  
} r/N[7 *i  
fB;&n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X \b}jo^96  
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。 E(aX4^]g  
CU#L *kz  
template < typename T >   struct picker_maker vI pO/m.3  
  { Eonq'Re$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %mK3N2N$  
} ; Kf:2%_DB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L<f-Ed9|  
  { i#L6UKe:Q  
typedef picker < T > result; ,GdxUld  
} ; vO}qjw  
$:%*gY4~76  
下面总的结构就有了: =,&u_>Dp  
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。 q=P f^Xp  
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。 fap|SMGt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 th.M.jas  
至此链式操作完美实现。 ~u_K& X  
#W>x\  
/p"U  
七. 问题3 ;el]LnV!O  
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。  'P@=/  
#t"9TP  
template < typename T1, typename T2 > [=XZza.z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +O|_P`HBoI  
  { ]}nu9z<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v t^r1j  
} EHH|4;P6  
IT8B~I\OY  
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: QT`fix{  
Nb gp_:{  
template < typename T1, typename T2 > $s e !8s"  
struct result_2 Y;fuh[#  
  { A m2*-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '4af ],  
} ; }U2[?  
 .LX?VD  
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? PRMZfYc  
这个差事就留给了holder自己。 21.YO]Et  
    !&@2  
1P5*wNF  
template < int Order > ~GNyE*t/Y  
class holder; jIKBgsiF/  
template <> w+Ad$4Pf"  
class holder < 1 > ^%-NPo<  
  { )URwIe{  
public : #o"tMh!f  
template < typename T > ]a8eDy  
  struct result_1 }'u3U"9)  
  { wh9L(0  
  typedef T & result; fW(;   
} ; |d5ggf .w  
template < typename T1, typename T2 > DKR<W.!*t  
  struct result_2 3)dP7rmZ  
  { A8J?A#R*{q  
  typedef T1 & result; TV<Aj"xw  
} ; JFe4/ V  
template < typename T > L%f-L.9`u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !5NGlqEF#  
  { `Rrr>vj  
  return (T & )r; )#C_mB$-#  
} .Xi2G@D  
template < typename T1, typename T2 > $\+"qs)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9-B@GFB;8  
  { 5qGGu.$Ihi  
  return (T1 & )r1; ?b5H 2 W  
} Q< dba12  
} ; )ukF3;Gt  
nz>K{(  
template <> CK=ARh#|  
class holder < 2 > fa"\=V2S  
  { '\@WN]  
public : ^[0" vtb  
template < typename T > STw oYn  
  struct result_1 Ac J>$L)  
  { QJQJR/g  
  typedef T & result; $]Jf0_  
} ; iFSJ4 W(  
template < typename T1, typename T2 > FbmsN)mv!%  
  struct result_2 N_0pO<<cs  
  { HXyFj  
  typedef T2 & result; Jlz9E|*qV  
} ; ssPI$IRg!  
template < typename T > TKd6MZhT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GZ <nXU>  
  { hw*1gm  
  return (T & )r; G#|Hu;C6"  
} $Vsy%gA<  
template < typename T1, typename T2 > 9?$RO[vo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IEc>.J|T&  
  { (ZS/@He  
  return (T2 & )r2; Jb9F=s+  
} ~+=E"9Oo  
} ; UUGe"]V^g:  
9Eu #lV  
sLZ>v  
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> >。 8sH50jeP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BO]=vH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v"/TmiZ  
dok)Je  
return l(i, j) = r(i, j); JS PW>W"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) brfKd]i  
22|"K**3J|  
  return ( int & )i; "U*5Z:8?9  
  return ( int & )j; P sp^@  
最后执行i = j; .N!{ U  
可见,参数被正确的选择了。 6W$rY] h!  
QE3ryD  
?3Pazc]+|  
rtus`A5p  
Jl_~_Z  
八. 中期总结 R2CQXhiJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Fav^^vf*1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ljuNs@q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d- h"JZ9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %EWq2'/5  
X5 j=C]  
3T?f5+@I  
x^X$M$o,l  
4T%cTH:.9N  
p&\K9hfi  
九. 简化 *<xrp*O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 qF'~F`6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6< >SHw  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: A=y"x$%-_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "9ue76  
  +-*/&|^等 -Uri|^t  
2. 返回引用。 %Ci^*zb  
  =,各种复合赋值等 ^4 8\>-Q\  
3. 返回固定类型。 DFc [z"[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VXwPdMy*L  
4. 原样返回。 iE=P'"I  
  operator, P:^=m*d  
5. 返回解引用的类型。 ^aHh{BQ%  
  operator*(单目) `R0Y+#$8h  
6. 返回地址。 ik IzhUWE  
  operator&(单目) 1AT'S;`  
7. 下表访问返回类型。 C.( yd$,  
  operator[] c|Y!c!9F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V_f`0\[x  
  operator<<和operator>> m:3J!1  
m!:.>y  
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( q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]L8q  
~~q}cywBk  
template < typename Left > n/AW?'  
struct value_return ,VWGq@o%  
  { ?@DNsVwb  
template < typename T > R6<4"?*r  
  struct result_1 JhJLqb@q  
  { 9n 6fXOC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OX^3Q:Z=  
} ; ;`X~ k|7K  
SOj`Y|6^:  
template < typename T1, typename T2 > 6__K#r  
  struct result_2 r0{]5JZt/  
  { f?maa5S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yd*3)6=  
} ; JGgxAd{L  
} ; fI]bzv;  
qtY m!g  
="3,}qR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Uouq>N  
/>F.Nsujy  
下面我们来剥离functor中的operator() Hk9U&j$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T>F9Hs  W  
/AR]dcL@76  
return l(t) op r(t) OpQ8\[X+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KuXkI;63J>  
return op l(t) H`el#tt_  
return op l(t1, t2) NnOI:X {  
return l(t) op gc,Ps  
return l(t1, t2) op L {qJ-ln:  
return l(t)[r(t)] H;y}-=J+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !.-.#<<_a  
)8'jxiGs  
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: 4| f}F  
单目: return f(l(t), r(t)); `)tA YH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HTR1)b  
双目: return f(l(t)); H#Q;"r3  
return f(l(t1, t2)); M BVOfEMj  
下面就是f的实现,以operator/为例 |7c `(.  
nh0&'hA  
struct meta_divide agT7=hX].  
  { yC"Zoa6YZ  
template < typename T1, typename T2 > Y&GuDLUF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I N_gF_@%  
  { C{&)(#*L  
  return t1 / t2; K'Spbn!nC  
} Ue!Q."  
} ; v20~^gKo=m  
P7r4ePtLk{  
这个工作可以让宏来做: t3>$|}O]t  
s5A gsMq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x8/us  
template < typename T1, typename T2 > \ h[Mdr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =fWdk\Wv  
以后可以直接用 vi|Zit  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |_nC6 ;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n_P(k-^U*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }p{;^B  
*8UYSA~v  
yoU2AMH2D^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1R^4C8*B  
@ef$b?wg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RH~sbnZ)F  
class unary_op : public Rettype (yGQa5v  
  { 2GUupnQkD  
    Left l; aTClw<6}  
public : Kj!Y K~~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OL9]*G?F  
T V;BNCg  
template < typename T > S&01SX6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Mi'(C;  
      { &k+*3.X  
      return FuncType::execute(l(t));  2d~LNy  
    } blp=Hk  
BKZ v9  
    template < typename T1, typename T2 > ,R~eY?{a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .YC;zn^  
      { d$[8w/5Of  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BSDk9Oc  
    } 7E\gxQ(vU  
} ; WgPgG0VJE  
u~}%1  
_:%U_U  
同样还可以申明一个binary_op !0Nf9  
Mj'lASI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HamEIL-l.  
class binary_op : public Rettype 4#h ?Wga  
  { +5-fk>o  
    Left l; ZpWu,1  
Right r; i@6wO?Tv  
public : $3 vhddO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >%h7dC3h  
R,b59,&3/  
template < typename T > EzpwGNfz}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !qaDn.9  
      { {+\'bIV[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fx5ZwT t  
    } bg1un@%!l  
8f-:d]  
    template < typename T1, typename T2 > Mciq-c)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~},~c:fF?  
      { :d({dF_k;p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q"'V9m7 i  
    } zDd5cxFdZ  
} ; OHhs y|W  
I+~bCcgPi  
eJ:Yj ~X`<  
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 NQR^%<hU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pn s+y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1MV@5j  
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。 T`Ro)ORC#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ob]dZ  
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。。。 ?[|hGR2L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `#U ]iwW!  
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) DM'qNgB7  
下面是修改过的unary_op }! =U^A)  
97S? ;T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C#$6O8O  
class unary_op P\T|[%E'  
  { 5& *zY)UL  
Left l; +;6)  
  <tW:LU(!  
public : `*d{PJTv  
K%PxA #P}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G h=<0WaF=  
?} X}#  
template < typename T > kXEtuO5FUM  
  struct result_1 B0"0_n7-  
  { HT&p{7kFm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $l#{_~ "m7  
} ; h"8QeX:((  
VWD.J  
template < typename T1, typename T2 > VY_f =  
  struct result_2 1vsu[n  
  { K plM['uF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JaFUcpZk$  
} ; eQ\jZ0s;p  
6y9C@5p}B  
template < typename T1, typename T2 > u?Z <n:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9N1#V K  
  { [9HYO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 117c,yM0  
} \ =Nm5:  
&D)2KD"N  
template < typename T > 0# l#,Y6#I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J[6VBM.Y  
  { /ISLVp%H  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q ]0r:i= .  
} W]@6=OpH  
)^";BVY  
} ; KqK9X  
W\NG>t  
7$#rNYa,z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ke^d8Z.  
好啦,现在才真正完美了。 %i3{TL  
现在在picker里面就可以这么添加了: h(|;\~  
Zd+>  
template < typename Right > =+4 _j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hh@2m\HA  
  { "4RQ`.S R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o"\{OX  
} p>&S7M/9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 i3d y  
LGfmUb-{]  
iU XM( ]  
>+SZd7p  
9 R  
十. bind aH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 CdNih8uG  
先来分析一下一段例子 ^6#-yDZC@  
I5Q~T5Ar  
5v+L';wx[T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1xIFvXru  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T$ IUKR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~ttKI4  
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。 wcl!S{  
我们来写个简单的。 8UYJye8  
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)BQMtt&U  
对于函数对象类的版本: x RB7lV*  
ivD^HhG  
template < typename Func > s|E%~j[9  
struct functor_trait E^82==R  
  { W.p66IQwL&  
typedef typename Func::result_type result_type; U&s(1~e\  
} ; pW7kj&a_.  
对于无参数函数的版本: G\):2Qz!|  
`^zQ$au'u  
template < typename Ret > Z7oaQ\fR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fSr`>UpxC  
  { ]Cr]Pvab{  
typedef Ret result_type; }I)z7l.  
} ;  -?Ejbko  
对于单参数函数的版本: , uO?;!t  
LjCykk  
template < typename Ret, typename V1 > g&XhQ.aa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [*t U}9  
  { l)H9J]  
typedef Ret result_type; g/6nw a  
} ; (<n>EF#  
对于双参数函数的版本: =<TO"  
#]igB9Cf)w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &jFKc0\i@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }.OxJ=M  
  { h>.9RX &  
typedef Ret result_type; o:4CI  
} ; Z+Xc1W^  
等等。。。 OK.-]()!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1-/4Y5?}  
Y6+k9$h  
template < typename Func > c9|I4=_K  
struct func_return zQn//7#-G  
  { O8iu+}]/6  
template < typename T > XA?WUR[e  
  struct result_1 `k!UjO72  
  { (%.</|u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EtJD'&  
} ; GgT=t)}wu  
48;~bVr}  
template < typename T1, typename T2 > ')rD?Z9 ^  
  struct result_2 b6]e4DL:R  
  { e`vUK.UoW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {;\%!I  
} ; (5>{?dR)|  
} ; 3JTU^-S<  
9W$m D w6f  
V!\n3i?i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w9'H.L q  
q;KshpfRMD  
template < typename Func, typename aPicker > ^fG`DjA)  
class binder_1 vrQFx~ZztH  
  { !\3 }R25  
Func fn; o%$<LaQG5  
aPicker pk; =>P_mPP=  
public : |HNQ|r_5S  
p FXd4*  
template < typename T > MwN1]d|6  
  struct result_1 HK^a:BI  
  { <nf=SRZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9DmSs=A  
} ; dy'X<o^?W  
P"2Q&M_ /  
template < typename T1, typename T2 > 1`nc8qC  
  struct result_2 AUu5g  
  { >c&4_?d&,A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K90D1sD  
} ; {jrZ?e-q  
t7sUtmq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~>.awu+o|  
neK*jdaP  
template < typename T > EUJ1RhajF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kbD*=d}3{  
  { &Jrq5Q C  
  return fn(pk(t)); ,>:XE@xcp  
} |dW2dQ  
template < typename T1, typename T2 > wVlSjk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fMgcK$  
  { =%:JjgKc*t  
  return fn(pk(t1, t2)); t%0r"bTi  
} :v|r=#OI  
} ; ](]*]a4ss  
$:xF)E  
-WQ_[t9l  
一目了然不是么? uPM8GIvZX.  
最后实现bind O_qu;Dx!  
sj#{TTW  
*7)S%r,?  
template < typename Func, typename aPicker > X}_QZO=z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8}ii3Py  
  { H9.oVF^~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aE%eJ)+K  
} _G_ &Me0  
g%@]z8L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fQ2!sV  
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。 GZxglU,3T  
2nG{>,#C:O  
十一. phoenix 41P4?"O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i=,B88ko  
WHZe)|n  
for_each(v.begin(), v.end(), FSI]k:  
( $71i+h]_  
do_ 3s88#_eT  
[ 2&zn^\%"  
  cout << _1 <<   " , " olUqBQ&ol  
] #fJ/KYJU  
.while_( -- _1), CpBQ>!CW  
cout << var( " \n " ) ~}hba3&b;#  
) 'iMHAP;N  
); d=Rk\F'^J  
vE^h}~5U  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vHZX9LQU0+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Rfkzv=<"X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TmRrub  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'LtgA|c=  
Ek gZxT_&  
G2U5[\  
template < typename Cond, typename Actor > !UUmy% 9  
class do_while J)#5 9a  
  { hX{g]KE>  
Cond cd; +?4*,8Tmmz  
Actor act; V{ 4i$'  
public : 9Bbm7Gd  
template < typename T > +MOe{:/6  
  struct result_1 E.5*Jr=J  
  { !#cKF6%  
  typedef int result_type; FFD*e-i  
} ; GU;TK'Yy?  
j SUAU}u!M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ' 91u q  
o O{|C&A  
template < typename T > )<H 91:.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 's56L,^:  
  { H|UV+Q0,  
  do te!]9rR  
    { ,6cbD  
  act(t); -KJ}.q>upq  
  } ` $QzTv   
  while (cd(t)); 3:02`;3  
  return   0 ; 6T} CPDRq  
} '&_y*"/c  
} ; oHc-0$eMKY  
3cV+A]i  
)cv0$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `-9*@_ -=M  
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。 j? Jd@(*y$  
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。 (e bBH  
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。 FrAqTz  
下面就是产生这个functor的类: 9;xL!cy  
.:|#9%5  
0NuL9  
template < typename Actor > ~L4*b *W  
class do_while_actor Wq[=}qh~  
  { 47(1V/r  
Actor act; e&FX7dsyy  
public : Jnu}{^~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TQb FI;\  
`o^;fcnG  
template < typename Cond > {Vt^Xc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ECE{xoc  
} ; mPw56>  
z9);e8ck  
l/y Kc8^<  
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%#V^??E  
最后,是那个do_ &EbD.>Ci  
;s!ns N  
anKb  
class do_while_invoker ;#6<bV  
  { 6\S$I5  
public : nIN%<3U2  
template < typename Actor > YiQeI|{oN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0.{oA`5N  
  { #%=vy\r  
  return do_while_actor < Actor > (act); e{rHO,#A>  
} 8wH41v67F  
} do_; zDGg\cPj9  
\ 3js}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \4`saM /x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %RT6~0z  
最后来说说怎么处理break和continue J!TK*\a2  
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。 `)( <g  
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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