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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qdO^)uJJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  EMJio\  
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, 1 5rE|m^  
.KK"KO5k  
:t9(T?2  
H6e ^" E  
  class filler <>2QDI6_  
  { )3z.{.F  
public : 31J7# S2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IKAF%0[R|j  
} ; )lH?XpfTjm  
5.5dB2w  
w;{k\=W3Ff  
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: zg|yW6l)9  
9;JU c0%  
"52wa<MV J  
pOw4H67  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }]tSWVb*  
0H;dA1  
=XudL^GF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ITq+Hk R  
Auv/w}zrr  
m,]Tl;f  
*)u_m h  
二. 战前分析 AGOK%[[Ws  
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。 }2DeqY  
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 GTJ\APrH  
C, jPr )6)  
R)G'ILneV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LF{qI?LG  
  /* --------------------------------------------- */ )pJ}o&J  
vector < int *> vp( 10 ); ?MO'WB9+JR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NL2n\%n  
/* --------------------------------------------- */ Zw"6-h4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M,y='*\M  
/* --------------------------------------------- */ 213D{#2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s9O] tk  
  /* --------------------------------------------- */ H$\?D+xlf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hoSk  
/* --------------------------------------------- */ s7T=/SC54  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2yeq2v   
<%) :'0q&  
u%v^(9z  
JEFW}M)UGv  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0#<_:E  
1._1, _2是什么? EL~s90C  
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。 ^<sX^V+{  
2._1 = 1是在做什么? 2ZLK`^S  
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。 x7{,4js  
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。 N9{ivq|fO  
$+*ZsIo   
*GD 1[:  
三. 动工 2NE/ZqREg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G|Q}.v  
8>O'_6Joj  
-c|O!Lc-  
\^':(Gu4o  
template < typename T > 7+=j]+O  
class assignment Fd|:7NRA<  
  { F KL}6W:  
T value; "D@m/l  
public : <2|x]b 8  
assignment( const T & v) : value(v) {} REFisH-  
template < typename T2 > f\/};a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7_q"%xH  
} ; (Grj_p6O  
V@cRJ3ZF  
zXVQLz5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @/|sOF;8W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *4A.R&Vu  
`Gsh<.w!7  
t*Lo;]P  
9n@jK%m  
  class holder P`U5kNN  
  { Xb|hP  
public : X ,T^(p  
template < typename T > @LwhQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hhYo9jTHW  
  { |a^ydwb  
  return assignment < T > (t); 7W}~c/%  
} 6jF~zI^  
} ; kv`x  
1F[; )@  
{n.g7S~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MZL~IX  
/[{?zS{  
  static holder _1; mc9$"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <-FZ-asem  
8|yhe%-O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T5Pc2R  
而不用手动写一个函数对象。 W,wg@2  
|#!25qAT  
P[gk9{sv  
QC ]z--wu  
四. 问题分析 w8> T ~Mv  
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。 hkW"D<i i-  
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。 T 0^U ]C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U0)(k}Q)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,QG,tf?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z/Mp=273  
;&:UxmTf  
五. 问题1:一致性 y fP&Q<|  
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?| yd>kJk^~/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N}Q,  
lzm9ClkfH  
struct holder b\^Sz{  
  { 9';0vrFeM  
  // ts9N$?0:V  
  template < typename T > *?\2Ohp  
T &   operator ()( const T & r) const _#N~$   
  { n,xK7icYNQ  
  return (T & )r; Do2y7,jv  
} S"N@.n[  
} ; Q^0K8>G^  
c}rRNS$F  
这样的话assignment也必须相应改动: D:.^]o[  
-AcQ_dS  
template < typename Left, typename Right > C"0gAN  
class assignment bS0^AVA  
  { Zsf<)Vx  
Left l; /B}]{bcp$  
Right r; Fb-NG.Z#  
public : *sL'6"#Cre  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +.>O%pNj  
template < typename T2 > H<1C5-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :()4eK/\  
} ; >1joCG~  
45ct*w  
同时,holder的operator=也需要改动: p&ow\A O  
P#Eqe O  
template < typename T > `o:)PTQNg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $g 1p!  
  {  JTz1M~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gvsS:4N"Nq  
} %iJ6;V 4  
r-[z!S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (<8T*Xo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )FU4iN)ei  
R@"N{ [9  
return l(rhs) = r; ]~a!O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HjV^6oP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hXM C!~Th  
Ea P#~x  
template < typename Tp > +S3'ms  
class constant_t %81tVhg  
  { ;gW~+hW^  
  const Tp t; {P = {)  
public : ybYSz@7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MTLcLmdO  
template < typename T > .h7b 4J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sav2.w  
  { CTPn'P=\C  
  return t; n,AN&BZ  
} -$T5@  
} ; :mg#&MZj<  
Dvx"4EA{7{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A= ,q&  
下面就可以修改holder的operator=了 K-vso4@BJ  
x/9`2X`~  
template < typename T > - MBK/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kdW i!Hp  
  { 4|Y0 $(6o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TFM}P  
} "KFCA9u-  
<@zOdW|{:  
同时也要修改assignment的operator() nLQ X? :  
y()#FRp7  
template < typename T2 > HP?e?3.T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A:p0p^*  
现在代码看起来就很一致了。 /&kTVuN"(  
,'ndQ{\9  
六. 问题2:链式操作 XeZv%` ?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PE4{;|a }  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [{Y$]3?}  
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。 KNK0w5  
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。 @j^qT-0M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1TbKnmTx  
| C2k(  
template < typename T > xt3IR0  
struct result_1 6\E |`  
  { pq4+n'uO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y %<B,3  
} ; _~_Hup  
_ H@pYMNH  
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: H M76%9!  
y"){?  
template < typename T > 3$y]#L  
struct   ref 6 QxLHQA  
  { moc_}(  
typedef T & reference; NtA}I)'SWU  
} ; lhxhAe  
template < typename T > sL!6-[N  
struct   ref < T &> rc;| ,\  
  { _$, .NK,6  
typedef T & reference; $'&`k,a3|P  
} ; bBDgyFSI <  
Rf8|-G-}#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H5qa7JMZ  
&Nec(q<  
template < typename T > QDgOprha  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _`;6'}]s  
  { 3Um\?fj>}(  
  return l(t) = r(t); o >W}1_  
} ,:,c kul  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6X'RCJu%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  0J_Np  
40:YJ_n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Q)Ppx7)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KIuYWr7&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rW1 > t+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \!631FcQ   
最后的布局是: 3g5i5 G\  
                Add qed; UyN  
              /   \ =Qz 8"rt#  
            Divide   5 f[dwu39k  
            /   \ ]Mtb~^joG  
          _1     3 5))?,YkrrI  
似乎一切都解决了?不。 |5Z@7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 no;Yu  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9|OQHy  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^:DlrI$  
P}aJvFlmP  
template < typename Right > T!/$ @]%\7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =fRP9`y  
Right & rt) const y`\/eX  
  { xXHz)w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }uZh oA  
} Q[g%((DL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;((gmg7,  
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。 ;jnnCXp>  
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。 [#14atv  
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。 Kj'm<]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。 Rfgc^3:j  
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? VJ1si0vWtq  
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: ){gOb  
(hmasy6hM  
template < class Action > &5zUk++  
class picker : public Action )"f>cYF  
  { Q&n|tQ*4  
public : v 7Pv&|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,Cx5( ~kU  
  // all the operator overloaded ;rk}\M$+  
} ; /'ybl^Km  
(*hA0&n  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C#vh2'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FUHa"$Bg  
jMd's|#OP  
template < typename Right > v&uIxFCR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JRl8S   
  { [*50Ng>P`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v[HxO?x^  
} .8wR;^  
A #ZaXu/:X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "\> <UJ  
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。 )Hw;{5p@  
hBN!!a|l  
template < typename T >   struct picker_maker ~L4"t_-  
  { qQVqS7 t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AbfLV942  
} ; Url8Z\;aM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }3N8EmS  
  { `uGX/yQ#=  
typedef picker < T > result; A0&~U0*(~  
} ;  V+(  
&_!BMzp4  
下面总的结构就有了: >~XX'}  
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。 '+-R 7#  
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`4ea"w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U,g!KN3P  
至此链式操作完美实现。 @ZT25CD  
+mAMCM2N  
}g(aZ  
七. 问题3 ?#]c{Tlpz  
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。 >5]Xl*{H)  
I ][8[UZ  
template < typename T1, typename T2 > {V:?r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b_][Jye&P  
  { s{A-K5S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^\_`0%`>  
} Npq=jlj  
]c$%;!ZE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xazh8X0P  
zwAuF%U  
template < typename T1, typename T2 > YS~\Gls%  
struct result_2 7b Gzun&  
  { .R:eN&Y 8y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l`,`N+FG  
} ; r+ vtKb  
if_e$,dh~>  
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? >,1'[) _  
这个差事就留给了holder自己。 d9sgk3K  
    WhK?>u  
!.p!  
template < int Order > @Z.Ne:*J  
class holder; J'2R-CI,  
template <> ZZlR:D  
class holder < 1 > :B"'49Q`  
  { Cr(pN[,  
public : i 0L7`TB  
template < typename T > Zwq uS9  
  struct result_1 8l)l9;4 6  
  { $aGK8%.O  
  typedef T & result; 5%G++oLXf  
} ; }H^#}  
template < typename T1, typename T2 > =U@*adgw  
  struct result_2 5X~ko>  
  { a^sR?.+3  
  typedef T1 & result; z<@$$Z=0UF  
} ; i*2z7MY  
template < typename T > WgY\m&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -3KB:K<  
  { rhL<JTS  
  return (T & )r; nPv2: x  
} R[#5E|` `9  
template < typename T1, typename T2 > \ iP[iE=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zBc7bbK  
  { hvpn=0@ M  
  return (T1 & )r1; P,wFib^1  
} XY%8yII6  
} ; 8 5s{;3  
XFBk:~}sI  
template <> oWJ}]ip  
class holder < 2 > ifBJ$x(B.  
  { 6aK%s{%3s  
public : dQ^k-  
template < typename T > 8vUP{f6{  
  struct result_1 UayRT#}]  
  { `knw1,qL"  
  typedef T & result; 9|#h )*  
} ; f \4Qp  
template < typename T1, typename T2 > wmoOp;C  
  struct result_2 \HH|{   
  { ]Q,RVEtKp  
  typedef T2 & result; ~oaVH.[e=  
} ; KY_qK)H  
template < typename T > .h*&$c/l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I>P</TE7  
  { ,lN!XP{M6w  
  return (T & )r; 8zpK; +  
} v4Nb/Y  
template < typename T1, typename T2 > o-x_[I|@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %X.Q\T  
  { }1$8)zH  
  return (T2 & )r2; xds"n5  
} +{#BQbx6  
} ; Q'\jm=k  
$G=\i>R.  
_abVX#5<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xr6Q5/p1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v}cm-_*v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h eh! cDK  
7&sCEYEb  
return l(i, j) = r(i, j); 8 3<kaeu,^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 525xm"Bs  
:ss9-  
  return ( int & )i; [hFyu|I !  
  return ( int & )j; 7IIM8/BI  
最后执行i = j; :F<a~_k  
可见,参数被正确的选择了。 =,?@p{g}  
bxyU[`  
ME |"pJ  
_wX'u,HrC  
TZHqn6  
八. 中期总结 MD1,KH+O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *tP,Ol  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JLG5`{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e`_3= kI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V];RQWs  
L9AfLw5&X  
NtT)Wl  
ivGxtx  
U'#{v7u  
fc\hQXYv  
九. 简化 g.9MPN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 wTTQIo 60  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J7E/2Sl  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s%/0WW0y^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ( /N`Wu  
  +-*/&|^等 ?9PNCd3$d  
2. 返回引用。 k}<mmKB  
  =,各种复合赋值等 0\ gE^=o[  
3. 返回固定类型。 w$t2Hd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f,?7,?x  
4. 原样返回。 DSnsi@Mi  
  operator, ~MQN&  
5. 返回解引用的类型。 G-:DMjvN  
  operator*(单目) WK<pZ *x  
6. 返回地址。 @yek6E&9  
  operator&(单目) pYa<u,>pN  
7. 下表访问返回类型。 :Z+(H+lyZ  
  operator[] hpw;w}m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o-(jSaH :;  
  operator<<和operator>> <4>6k7W  
bRIb'%=+GA  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W>, b1_k c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4<O[d  
\ tQi7yj4  
template < typename Left > ,$G89jSM  
struct value_return xt-;7  
  { B$lbp03z  
template < typename T > u(lq9; ;Th  
  struct result_1   () SG  
  { v=L^jw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7*4F-5G/  
} ; >%W"u` Q  
I/@Xr  
template < typename T1, typename T2 > f{b"=hQ  
  struct result_2 "+AeqrYYm5  
  { BS{">lPmx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _R8-Hj E  
} ; R2;-WxnN]  
} ; > h:~*g  
MZ+"Arzb  
T$q]iSgu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $4eogI7N>w  
xW^<.@Agm  
下面我们来剥离functor中的operator() oZzE.Q1T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xAoozDj  
)_&<u\cm L  
return l(t) op r(t) &2Y>yFB ,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BE m%x 0y  
return op l(t) f^]2qoN  
return op l(t1, t2) bGSgph  
return l(t) op _x>u "w  
return l(t1, t2) op ciXAyT cG  
return l(t)[r(t)] U3Dy:K[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3*'!,gK~[  
HWHGxg['r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .jRXHrK;  
单目: return f(l(t), r(t)); +V0uH pm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fa!iQfr  
双目: return f(l(t)); SWmdU]  
return f(l(t1, t2)); `@:^(sMo  
下面就是f的实现,以operator/为例 0_j!t  
`9F'mT#o/  
struct meta_divide K1$Z=]a+  
  { \"uR&D  
template < typename T1, typename T2 > T0Gu(c`1d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *=ALns?y  
  { j0OxR.S  
  return t1 / t2; {X<tUco  
} Karyipn}  
} ; .+8w\>w6g  
E.BMm/WH  
这个工作可以让宏来做: 3)`}#`T  
 %RJW@~!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S[%86(,*gP  
template < typename T1, typename T2 > \ ~+|p.(I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cy? EX~s4  
以后可以直接用 !!P)r1=g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3L;)asF  
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 +tOV+6Uz  
(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。。。) a{{([uZ  
}5% !: =  
0{jRXa-(  
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 !e%#Zb MIo  
kdv>QZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iveWau292  
class unary_op : public Rettype Ddu$49{S:  
  { kgA')]  
    Left l; ++FMkeHZ  
public : gE%-Pf~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V862(y  
e0aeiG$/0  
template < typename T > '|6j1i0x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yr0%ZYfN  
      { p;C`n)7P7  
      return FuncType::execute(l(t)); 0z%]HlPg  
    } 6>KDK<5NQ  
Ye,E7A*L  
    template < typename T1, typename T2 > Z*leEwgz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M~^|dR)D  
      { ]xFd_OHdb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @(ev``L5g  
    } z*kn.sW  
} ; B` n!IgF8  
yA6"8fr  
*P9)M%  
同样还可以申明一个binary_op fD V:ueO  
7kj#3(e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qex.}[  
class binary_op : public Rettype VFRUiz/C  
  { !K3 #4   
    Left l; sg2T)^*V  
Right r; ( vgoG5  
public : BE:GB?XBH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O.!|;)HQ  
2#p6.4h=  
template < typename T > rq+E"Uj?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ VVBl I  
      { BQ &|=a6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;}1*M !  
    } # bP1rQ0  
PT|t6V"wd  
    template < typename T1, typename T2 > / bfLox  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pij*?qmeQ  
      { qm] k (/w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y}ITA=L7  
    } 2Fp.m}42i(  
} ; DzH1q r  
b,~6cDU  
= gOq >`  
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 ..;}EFw5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^~( @QfY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O~trv,?)  
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。 e@w-4G(;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g >u{H:  
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。。。 =c[9:&5Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hq ]f$Q6:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .\".}4qQ  
下面是修改过的unary_op 1T!(M"'Ij  
tp7cc;0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vYcea  
class unary_op LJ\uRfs  
  { JPR o<jt=  
Left l; Z vM~]8m  
  4'P otv@/  
public : |@!4BA  
!EB<e5}8wK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L9W'TvTwo  
lpv Z[^G  
template < typename T > o]u,<bM$  
  struct result_1 tHgu#k0  
  { O3 x9S,1i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pp#  
} ; qkPvE;"  
=C gcRxng  
template < typename T1, typename T2 > wxS.!9K  
  struct result_2 ga%gu9  
  { Wl\.*^`k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $pr\"!|z  
} ; KP,#x$Bg  
ps[HvV"  
template < typename T1, typename T2 > t<h[Lb%{T4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {DlQTgP  
  { q|r^)0W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y=6569U2  
} `#Z=cq^_  
9EHhVi  
template < typename T > g3B%}!|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {wA(%e3_  
  { EX@wenR  
  return OpClass::execute(lt(t)); gc,%A'OR^<  
} h9-^aB$8^  
]L)l5@5^  
} ; uW;[FTcqy$  
> oh7f|  
1z IX $A  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug IE]? WW5  
好啦,现在才真正完美了。 n Nu~)X  
现在在picker里面就可以这么添加了: 12]rfd   
qzk!'J3*r<  
template < typename Right > xB :]{9r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >dK# tsp  
  { E5iNuJj=f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3R>"X c  
} t4d^DZDh!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F% < ZEVm  
CXiDe)|<E  
[b:0j-  
_~Id~b  
kY?w] lS)t  
十. bind 3-Bz5sj9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^vw[z2"  
先来分析一下一段例子 xYp-Y"a.  
b9R0"w!ml  
joA>-k04  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :lU#Dm]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :P8X?C63W]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]WYddiF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~e<^jhpJ  
我们来写个简单的。 A1Es>NK[qW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7S/\;DF  
对于函数对象类的版本: ]y9u5H^  
`T,^os#6  
template < typename Func > ~F " w  
struct functor_trait #;0F-pt  
  { .^xQtnq  
typedef typename Func::result_type result_type; vd9PBN  
} ; #EA` |  
对于无参数函数的版本: \_)[FC@  
~KYA{^`*  
template < typename Ret > v%muno,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ca["tks  
  { R8>17w.  
typedef Ret result_type; mtf><YU  
} ; u p zBd]  
对于单参数函数的版本: _"t"orD6  
I6i qC"BK  
template < typename Ret, typename V1 > siOyp ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W 'PW;.,  
  { 8dh ?JqX  
typedef Ret result_type; *XI- nH  
} ; ;EsfHCi)  
对于双参数函数的版本: 4D[(X=FSU  
~zoZ{YqP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4}t$Lf_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `j4OKZ  
  { Wb5n> *  
typedef Ret result_type; Q sPZ dC  
} ; f3*SIKi  
等等。。。 xUPg~c0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %<>|cO  
sWq@E6,I  
template < typename Func > /tJ%gF  
struct func_return #[]B: n6  
  { &<Fw  
template < typename T > MFz6y":~  
  struct result_1 V8 G.KA "  
  { ?s]?2>p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gWl49'S>+  
} ; :m0 pm@  
M y!;N1  
template < typename T1, typename T2 > =.IAd< C  
  struct result_2 au+ a7~0~  
  { 6n^vG/.M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;It1i`!R  
} ; VO<P9g$UD  
} ; ?:7.3{|Aq  
% O*)'ni  
nc?Oj B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eMjW^-RgE5  
BAy)P1  
template < typename Func, typename aPicker > <%"CQT6g %  
class binder_1 ]eI|_O^u  
  { h@{CMe  
Func fn; +L pMNnl6  
aPicker pk; (wp?tMN5#  
public : H6Kt^s<6xu  
\O\veB8  
template < typename T > K>Tv M&  
  struct result_1 |Gt]V`4  
  { m$bNQ7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t.] e8=dE  
} ; {+ WI>3  
9U!#Y%*T  
template < typename T1, typename T2 > 41o ~5:&  
  struct result_2 JjG>$z  
  { G:;(,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^%x7:  
} ; ~ym-Szo  
Lu~M=Fh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Gl5W4gW;&  
(C hL$!x  
template < typename T > P26YJMJ'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yQ+C}8r5  
  { ~'/_q4  
  return fn(pk(t)); nNcmL/(  
} _"sFLe{  
template < typename T1, typename T2 > ~[ x}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cz$q~)I$  
  { G 4 C 7  
  return fn(pk(t1, t2)); !J+< M~o}  
} &;oWmmvz{  
} ; J/^|Y6  
6Er%td)f  
' Y.s}Duj  
一目了然不是么? R6 dD17  
最后实现bind qEB]Tj e[  
/,2${$c!  
[&p^h  
template < typename Func, typename aPicker > 06vxsT@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $,B@yiie  
  { 9-N*Jhg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .+hM1OF`x  
} 7I<];j  
kDr0D$iE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X8=s k  
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。 -( +/u .  
_J`q\N K  
十一. phoenix Kly`V]XE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [vY? !  
rWMG_eP:  
for_each(v.begin(), v.end(), J2adA9R/,  
( C/x<_VJzN/  
do_ B0}f,J\  
[ Mlr}v^"G  
  cout << _1 <<   " , " D$ +"n  
] MPmsW &  
.while_( -- _1), f,}]h~w\  
cout << var( " \n " ) GwaU7[6  
) = A;B-_c  
); f*^)0Po  
C) "|sG  
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: 0qrsf!  
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 G(XI TL u*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QcDWVM'v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *PjW,   
PME ?{%&  
+aWI"d--h  
template < typename Cond, typename Actor > (S[" ak  
class do_while __,1;=  
  { -6KGQc}U  
Cond cd; #}rv)  
Actor act; S@a#,,\[  
public : -S"$S16D  
template < typename T > O8N\  
  struct result_1 ;h"?h*}m!\  
  { .iB?:  
  typedef int result_type; ^"h`U'YC  
} ; XHu2G t_  
\HB4ikl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9 1r"-%(r  
"gD)Uis  
template < typename T > TB gD"i-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8h#/b1\  
  { \Om< FH}  
  do qdB@P  
    { VR/>V7*7@  
  act(t); MT,LO<.  
  } -VESe}c:nQ  
  while (cd(t)); `R]9+_"N  
  return   0 ; `V@{#+X  
} %/:{x()G  
} ; $^Dx4:k<2  
qF{u+Ms  
T3o}%wGW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J>P{8Aw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  ?6!7fs,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >Rw[x  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 38dXfl  
下面就是产生这个functor的类: )POuH*j  
&Z_W*D  
GQTMQXn(  
template < typename Actor > 'Pudy\Ab  
class do_while_actor Kc*h@#`~oL  
  { 32=Gq5pOc  
Actor act; Y?2I /  
public : Efb>ZQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B~cQl  
#J]u3*T n|  
template < typename Cond > ?5nF` [rx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TdI5{?sW  
} ; &}S#6|[i  
%^m6Q!  
-$L53i&R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o~,dkV  
最后,是那个do_ sTO*  
$ +;`[b   
3qPj+@  
class do_while_invoker PD12gUU?  
  { '$W@I  
public : :3$WY<  
template < typename Actor > (Bd8@}\u_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v2:A 4Pd:+  
  { tK6z#)  
  return do_while_actor < Actor > (act); _6&x$ *O  
} Zf |%t  
} do_; &a%|L=FY  
XKB)++Q=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LY[XPV]t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `3^ *K/K\  
最后来说说怎么处理break和continue n1 `D:XrE  
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。 "qUUH4mR`  
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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