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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V?*fl^f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8J&9}@y  
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, vh&~Y].W Y  
p @q20>^u  
5N>flQ  
\C~6 '  
  class filler c}$>UhLe  
  { h{o,*QL  
public : `+(n+QS _  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bxPa|s?  
} ; {q$U\y%Rq  
Zs}h>$E5_B  
PW%ith1)<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J V}7c$_  
8IL5 :7H8  
d~_5Jx  
:9L}jz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #t1? *4.p  
jTqJ(M}L  
EP;ts  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c{to9Lk.#  
Cp!9 "J:  
k>MXOUaW.  
jqvw<+#  
二. 战前分析  ~}p k^FA  
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`HA0/  
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 c"k nzB vy  
/|NyO+Io  
c99|+i50  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gO*Gf2AG  
  /* --------------------------------------------- */ 0=7Ud<  
vector < int *> vp( 10 ); _&q&ID  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f#AuZ]h  
/* --------------------------------------------- */ &<#1G u_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~7j-OWz9  
/* --------------------------------------------- */ o6 NmDv5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N1g;e?T ':  
  /* --------------------------------------------- */ k}kwr[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hiVDN"$$  
/* --------------------------------------------- */ hx%UZ<a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0 )PZS>  
aVV E 2:M  
?5Z-w  
HW_2!t_R  
看了之后,我们可以思考一些问题: _{^F8  
1._1, _2是什么? -KbO[b\V  
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。 8Dxg6>  
2._1 = 1是在做什么? ( Ygy%O%  
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。 *3RD\.jPX  
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。 liB~vdqj  
^cW{%R>XY  
=$~x]  
三. 动工 b)XGr?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |1!|SarM{B  
c\P}Z Q  
*2pE39  
4;H m%20g  
template < typename T > h\)ual_r[j  
class assignment 4K;0.W;~|  
  { 26_PFHQu4  
T value; ;$!0pxL)s  
public : MD1d  
assignment( const T & v) : value(v) {} <;+QK=f  
template < typename T2 > Lrx"Hn{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RM2feWm  
} ; 3!*` hQ;s  
\sVzBHy d  
EG=U](8T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 },5LrX`L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [A!=Hv_$  
H lFVc  
6xh -m  
XxB%  
  class holder |QH )A  
  { z}VCiS0  
public : B%[#["Ol  
template < typename T > +C`vO5\0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {iLr$ 89  
  { RKs_k`N0  
  return assignment < T > (t); .$G^c   
} j\.pS^+  
} ; aQ 6T2bQ  
_#P5j#  
eBECY(QMQ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g2r8J0v  
=o"sBVj  
  static holder _1; G in  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \=W t{  
{2|sk9?W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5= MM^$QG  
而不用手动写一个函数对象。 oFGgr2Re  
: SD3  
6Vu??qBy  
xdsF! Zb  
四. 问题分析 q=BAYZ\`  
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。 K,HR=5  
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。 =PBJ+"DQs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #DTBdBh?I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ol4!#4Y&{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '(($dT  
U@:iN..  
五. 问题1:一致性 BS3BJwf; f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T:j!a{_|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pHDPj,lu  
uUpOa+t  
struct holder TU8K\;l]  
  { `p^xdj}  
  // yF&?gPh&  
  template < typename T > K)8 m?sf/  
T &   operator ()( const T & r) const v[ y|E;B  
  { E"H> [E  
  return (T & )r; ;{>-K8=>$  
} fAR0GOI  
} ; TlBu3z'P  
z1~U#  
这样的话assignment也必须相应改动: Q# $dp  
;%i.@@:IQ  
template < typename Left, typename Right > xF9PjnWF=  
class assignment $0E_4#kwB  
  { 1T7;=<g`  
Left l; fNi_C"<  
Right r; K* 0]*am|v  
public : m4T` Tg#P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w`0r`\#V/  
template < typename T2 > G|]39/OO3{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6sRKbp|r7  
} ; h<2O+"^  
<~qhy{hRn  
同时,holder的operator=也需要改动: 9_S>G$9D  
|a Ht6F  
template < typename T > W r;?t!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !;C *Wsp}  
  { 2KmPZ&r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o[eIwGxZ  
} d`+cNKf  
>*mLbp"  
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。 )%5T*}j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mio~CJ"?  
1G+ ?/w  
return l(rhs) = r; GwVSRI:[N  
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。 AfW9;{j&I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?_c*(2i&^  
t[L'}ig!q  
template < typename Tp > wq&TU'O  
class constant_t ddD $ 4+  
  { Z)zmT%t  
  const Tp t; [HhdeLOX  
public : U~8 oE_+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7[ra#>e8'  
template < typename T > X[c8P7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mI~k@!3  
  { H0B"?81  
  return t; o93A:fc  
} ` 5Qo*qx  
} ; 4 p(KdYc  
OW<5,h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d<v>C-nk%  
下面就可以修改holder的operator=了 ]jS+ItL@  
k/#& ]8(  
template < typename T > =w!14@W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BqKh&m  
  { C[O \aW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P1 `-OM  
} ='cr@[~i  
4RqOg1  
同时也要修改assignment的operator() DNaU mz  
UujFZg[-P9  
template < typename T2 > NN W*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OC]_b36v  
现在代码看起来就很一致了。 6!n%SUt  
b1;80P/:D  
六. 问题2:链式操作 ^4yFLqrC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GZ]; U] _  
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。 (HkMubnqg  
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。 A %s"WSx,  
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。 vx_v/pD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >p 7e6%  
RSY{IY  
template < typename T > cwxO| .m  
struct result_1 G =+sW  
  { 3RP}lb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %G$KahxV>  
} ; jibrSz  
^8nK x<&5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,wlh0;,  
q*<Df=+B  
template < typename T > t$Z#zx X  
struct   ref !f \y3p*j  
  { E0}jEl/{  
typedef T & reference; Hdh'!|w  
} ; P$\vD^  
template < typename T > GIDC'  
struct   ref < T &> <Ep-aRI  
  { b&!7(Q[ sT  
typedef T & reference; Au,}5=+`P  
} ; -_ [Z5%B  
e}e\*BL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HzT"{N9  
!58-3F%P  
template < typename T > w7"Z @$fs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KwRO?G9&  
  { )A['+s  
  return l(t) = r(t); ![iAALPNl  
} Ng,#d`Br  
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。 %97IXrE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TUiXE~8=  
:(Feg2c  
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 t  HPC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g4I&3 M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c;ELAns>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >b0e"eGt  
最后的布局是: ^6ZA2-f/<8  
                Add r 8,6qP[  
              /   \ @`?"#^jT  
            Divide   5 lYeot8  
            /   \ X .g")Bt7  
          _1     3 )=X8kuB~  
似乎一切都解决了?不。 0@t/j<5o  
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。 3M(:}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。 |_%|  
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: xUzSS@ot^  
kO\(6f2|x  
template < typename Right > JF_\A)<ki  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5HioxHL  
Right & rt) const Xt/muV  
  { oG5JJpLT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PZR pH  
} 5Y)!q?#H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fdzD6K ZI  
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。 >=i47-H  
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。 v. ,C"^W  
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。 {JzX`Z30l  
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。 8Hs>+Udl  
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? Y'Jb@l`$-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^^%sPtp  
~^IS{1  
template < class Action > /z,sM"d  
class picker : public Action z8mR< q%`  
  { q0w5ADd  
public : O.1Z3~r-N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w-|i8%X  
  // all the operator overloaded aIZ@5w"7  
} ; |jaUVE_2[  
&|26x >  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U\ y?P:yy  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Om{[ <tL  
>NW /0'/  
template < typename Right > M\8FjJ>9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3`k 1  
  { ho@f}4jhQ3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ALwkX"AN  
} *n2Q_o  
yI bz\3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~c :e0}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o 1#XM/Z  
sN 7I~  
template < typename T >   struct picker_maker bUp%87<*X  
  { n\.K:t[:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =M 7FD  
} ; Uz\B^"i|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > klKAwCQ,  
  { @ MNL  
typedef picker < T > result; )-[ 2vhXz  
} ; ]ODC+q1  
fh )QX  
下面总的结构就有了: IJ o`O  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?a~=CC@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 PQXyu1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [FC7+ Ey^  
至此链式操作完美实现。 7|T5N[3?l,  
RoLUPy9U  
]^&DEj{  
七. 问题3 <{YP=WYW  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hn.9j"  
AzN.vA)q  
template < typename T1, typename T2 > \%E Zg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :4<+)r26  
  { s>"=6gb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (Y'rEc#H&z  
} ph30/*8  
l`gRw4 /$  
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: Cr4shdN34  
{mw,U[C  
template < typename T1, typename T2 > H[<"DP  
struct result_2 L1Fn;nR  
  { q!""pr<n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I4  Tc&b  
} ; JQsS=m7Et  
 rc*3k  
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? phbdV8$L  
这个差事就留给了holder自己。 >?b/_O  
    E`iT>+LG<  
U-3KuR+0  
template < int Order > T6Ue\Sp'  
class holder; ;#3!ZB:}  
template <> l8GziM{lp  
class holder < 1 > 1b;Aru~l  
  { A]BG*  
public : {;Mcor3  
template < typename T > zEF3B  
  struct result_1 /Rx%}~x/m  
  { =35EG{W(  
  typedef T & result; E^1uZI\z  
} ; {TzKHnP  
template < typename T1, typename T2 > 0$}+tq+  
  struct result_2 C n\'sb{  
  { W5_t/_EWD  
  typedef T1 & result; 9:fVHynr  
} ; JF%+T yMe  
template < typename T > *J8j_-i,R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2y ~]Uo  
  { eAu3,qoM  
  return (T & )r; #R305  
} 3r+vpyu  
template < typename T1, typename T2 > =o{zw+|% %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ',kYZay  
  { 3UD_2[aqN(  
  return (T1 & )r1; }v0oFY$u`H  
} c(ZkK  
} ; ( y2%G=.j  
exTpy  
template <> eO (VSjo'`  
class holder < 2 > @5acTY Q  
  { 9!_`HE+(XJ  
public : ZaH<\`=%  
template < typename T > qK.8^{b  
  struct result_1 jf*M}Q1jHE  
  { zg)Z2?K|;u  
  typedef T & result; cEve70MV  
} ; h+,zfVJu  
template < typename T1, typename T2 > 2B=yT8  
  struct result_2 [% |i  
  {  Cj_cu  
  typedef T2 & result; UR1U; k  
} ; 7AV!v`  
template < typename T > 2P!Pbl<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s7(mNpo  
  { R\A5f\L9  
  return (T & )r; iW-w?!>|m  
} B6MMn.  
template < typename T1, typename T2 > ysGK5kFz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const asj^K|.z  
  { -?2ThvT  
  return (T2 & )r2; ~-A5h(  
} yGZb  
} ; _9Iz'-LgB  
BNQ~O^R0  
&=<x&4H+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (gvaYKvr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eMPi ho  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xo6-Y=c8  
Iy8Ehwejd  
return l(i, j) = r(i, j); \uQ(-ji  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rzLpVpTaz  
Y71io^td~j  
  return ( int & )i; *]W{83rXQ  
  return ( int & )j; w/~,mzM"  
最后执行i = j; #If}P$!  
可见,参数被正确的选择了。 \n6#D7OV  
9p+DA s{i  
CbS- Rz:  
D;.-e  
n0>#?ek12  
八. 中期总结 i0v;mc  
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: $*H_0wQc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pLDseEr<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x`WP*a7Fk]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }_@*,  
9=ns.r  
FU;Tv).  
wta\C{{  
? Z.p.v  
aVNRhnM  
九. 简化 *q=pv8&*s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 t*NZ@)>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w;&J._J  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GXYmJ4wR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4~P{H/]  
  +-*/&|^等 A'c0zWV2  
2. 返回引用。 _o'ii VDuD  
  =,各种复合赋值等 -,uTAk0+@  
3. 返回固定类型。 qTj7mUk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1 }Tbp_  
4. 原样返回。 [v^T]L  
  operator, CJz2.yd  
5. 返回解引用的类型。 =!GUQLS{  
  operator*(单目) K;k_MA310  
6. 返回地址。 K#%L6=t$<  
  operator&(单目) :p;!\4)u  
7. 下表访问返回类型。 Ew*_@hVC  
  operator[] Oq7M1|{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "4<RMYQ  
  operator<<和operator>> (Dlh;Ic r9  
$.a<b^.Xi  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o:.={)rX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5@ %$M$E  
MT [V1I{LV  
template < typename Left > IGV@tI  
struct value_return p^3 ]Q  
  { ='`z  
template < typename T > Y4_/G4C  
  struct result_1 F@1~aeX-  
  { zq>pK_WG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lG I1LUo  
} ; Aq yR+  
IlVz 5#R  
template < typename T1, typename T2 > P(l$5x]g,  
  struct result_2 B5GT^DaT  
  { JF!JY( U,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ew5(U`]  
} ; j1Fy'os"!  
} ; uUB,OmLN  
v*Ds:1"H-I  
4w\ r `@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x{6KsYEY  
,)TtI~6Q  
下面我们来剥离functor中的operator() x_pS(O(C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I<`K;El'  
P^&%T?Y6z  
return l(t) op r(t) )h]~< fU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9t:F![rg  
return op l(t) A'vQtlvKA  
return op l(t1, t2) 0x7F~%%2  
return l(t) op V(I!HT5.W  
return l(t1, t2) op x$Y44v'>  
return l(t)[r(t)] t~U:Ea[gd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X; I:i%-  
/2N'SOX  
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: G0oY`WXOB  
单目: return f(l(t), r(t)); 4wjy)VD_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )h6hN"#V5  
双目: return f(l(t)); gHdNqOy c  
return f(l(t1, t2)); UCG8=+t5T  
下面就是f的实现,以operator/为例 '3TwrY?-  
H .*:+  
struct meta_divide /j/,@,lw7z  
  { 7?!A~Seo|  
template < typename T1, typename T2 > JL[$B1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m?'H 7cFR  
  { )hs"P%Zg  
  return t1 / t2; ;\ ^'}S|3Z  
} Dk8 O*B   
} ; W; yNg  
"O{j}QwY  
这个工作可以让宏来做: rH*1bDL  
5b>-t#N,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  yY_(o]k  
template < typename T1, typename T2 > \ XtY!fo *  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C))5,aX  
以后可以直接用 `B6*wE-|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7ss Y*1b  
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 ,I6jfXI4  
(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。。。) ~e*3_l>9  
p)6!GdT  
R= ,jqW<  
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\"%}@=q  
\d"JYym  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h1}U#XV  
class unary_op : public Rettype R=&9M4  
  { p7et>;WRx  
    Left l; gZA[Sq  
public : I|zak](HU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CD]hi,B_J  
o>WB,i^G  
template < typename T > <Qg).n>;z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Z\Z_t  
      { f@S n1c,Mk  
      return FuncType::execute(l(t)); z=mH\!  
    } ?*DM|hzOi  
[v47_ 5O  
    template < typename T1, typename T2 > q^!_jMN5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O2i7w1t  
      { gJa48 pi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NSe H u k  
    } qt_ocOr  
} ; { 0\Ez}  
] V|hDU=t  
MWdev.m:Z  
同样还可以申明一个binary_op (LiS9|J!  
:ohGG ,`Dh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a ?D]]0%  
class binary_op : public Rettype zT<fTFJ1  
  { 1oKF-";u(  
    Left l; .8o?`  
Right r; h/oRWl0r  
public : X0:V5 e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sX8d8d`}  
/my5s\;s|z  
template < typename T > ')R+Z/hG.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w8=&rzr8  
      { Vn&{yCm3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cp1-eR_&  
    } /80H.|8O  
]MD,{T9l\>  
    template < typename T1, typename T2 > u<L<o 2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sg%h}]~   
      { JJ:pA_uX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SjosbdD  
    } Vz.G!*>Dg  
} ; _V2^0CZ  
Eep~3U  
I+oe{#:.  
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 [8C|v61Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vHJOpQmt~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IRhi1{K$"  
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。 * 'eE[/K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &}'FC7}  
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。。。 gB _/(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1JQ5bB"  
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) kM6i{{Q  
下面是修改过的unary_op J#.f%VJ  
Ky0}phGRu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sKy3('5;  
class unary_op <OH{7>V  
  { WCTmf8f  
Left l; e{Q;,jsh  
  ai7R@~O:_k  
public : "D\>oFu  
- -fRhN>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mXYG^}  
!hs33@*u~  
template < typename T > 2jf73$F  
  struct result_1 L< XAvg  
  { ?^whK<"]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,? >{M  
} ; NX[-Y]t  
zqHG2:MN"  
template < typename T1, typename T2 > OV G|WC  
  struct result_2 ^4b;rLfk@  
  { -9] ucmN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nND; lVQSO  
} ; Z~0TO-Q  
`uKsFX M  
template < typename T1, typename T2 > vjL +fH<0:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !>:SPt l  
  { _<E.?K$gbU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T_)g/,5>  
} eo@kn yA<&  
hv  
template < typename T > +\doF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )/t&a$[  
  { xTU;rJV  
  return OpClass::execute(lt(t)); yk0tA  
} pG6?"*Fz;  
k vpkWD;  
} ; ZaBmH|k  
qzj.N$9]  
yhkKakg,)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u`.3\Geh  
好啦,现在才真正完美了。 4s e6+oJe  
现在在picker里面就可以这么添加了: E<ILZpP  
r6eZ-V`4  
template < typename Right > _1?nLx7n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XDYQV.Bv  
  { "Xg~1)%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;^TSla+t+  
} 6b7c9n Z  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y>#_LhTX-  
X"jL  
s{Og3qUy  
]xkh"j+W  
Pn,>eD*g  
十. bind {Rdh4ZKh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =@nE:uto]  
先来分析一下一段例子 5DpvMhc_  
!kG|BJ$j  
naro  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '3w%K+eJY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5hHLC7tT9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =P9Tc"2PN  
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。 zs(P2$  
我们来写个简单的。 o}&{Y2!x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m-qu<4A/U|  
对于函数对象类的版本: D^QL.Du,  
K'}I?H~P_  
template < typename Func > 2,Aw 6h;  
struct functor_trait m-6&-G#  
  { ~ulcLvm:i  
typedef typename Func::result_type result_type; Q:j~ kutS|  
} ; Ma'#5)D  
对于无参数函数的版本: No8-Hm  
d A'0'M  
template < typename Ret > Bq;GO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d[{!^,%x"  
  {  ZC%;5O`  
typedef Ret result_type; o!ZG@k?#  
} ; ]H aX.Z<  
对于单参数函数的版本: <-mhz`^  
NBXhcfF  
template < typename Ret, typename V1 > it-]-=mqb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F [Lg,}  
  { 1 0zw}1x  
typedef Ret result_type; K^6d_b&  
} ; (Hmm^MV)  
对于双参数函数的版本: [7Q%c!e$*  
:L{*B$c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b9ud8wLE[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l1#.r g  
  { qqJghV$Oj  
typedef Ret result_type; M}j[{wW3  
} ; JljCI@  
等等。。。 2">de/jS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `rXb:P7m{j  
t 9t '9  
template < typename Func > H|0-Al.{  
struct func_return /k[8xb  
  { ?S'aA !/;  
template < typename T > >S-JAPuO  
  struct result_1 v`c;1?=,q  
  { eh%{BXW[p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @`#x:p:  
} ; hj&~Dn(  
z` YC3_d  
template < typename T1, typename T2 > c:52pYf+  
  struct result_2 c3Gy1#f:#2  
  { pH2/." zE<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }a/z.&x]V  
} ; 'Hzc"<2Y\  
} ; $hHV Ie]+  
*Ojl@N  
L+VQtp &"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?E_;[(Mcr  
nbB*d@"  
template < typename Func, typename aPicker > ,  O/IY  
class binder_1 : 5['V#(o  
  { BzzZ.AH~  
Func fn; Vhh=GJ  
aPicker pk; 2X[oge0@  
public : ]v0Z[l>yf  
ij|>hQC5i  
template < typename T > w[D]\>QHa  
  struct result_1 p!~1~q6  
  { D)pTE?@W'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jV9oTH-  
} ; qp)Wt6 k?  
BVj(Q}f8  
template < typename T1, typename T2 > liG|#ny{  
  struct result_2  sa&`CEa  
  { O_ZYm{T[7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; : 8j7}'  
} ; ?;_>BX|Zjl  
6bc\ )n`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @D !*@M6  
\gkhSL q  
template < typename T > /M::x+/T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A^p{Cq@E  
  { 9gdK&/ulR  
  return fn(pk(t)); (X Oz0.W  
} UlXxG|  
template < typename T1, typename T2 > >d=pl}-kOQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ue60Mf  
  { ;2\6U;  
  return fn(pk(t1, t2)); W8$0y2  
} 122s 7A  
} ; #AB5}rPEI  
oPF]]Imu  
5y 5Dn!`  
一目了然不是么? $|@vmv0  
最后实现bind m(?{#aaq  
b1cVAfUP  
<ShA_+Nd  
template < typename Func, typename aPicker > |0oaEd^*}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) me{u~9&  
  { R|'W#"{@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y)]C.V,~  
} rX /'  
+&S6se4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x~R,rb   
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。 I#M>b:"t e  
Dw7Xy}I/  
十一. phoenix \>pm (gF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q K#wsw  
nw% 9Qw  
for_each(v.begin(), v.end(), L'S,=NYXY  
( )qw;KG0F  
do_ })P!7t  
[ )gSqO{Z  
  cout << _1 <<   " , " !`RMXUV  
] V" 8 G-dK  
.while_( -- _1), _<{<b  
cout << var( " \n " ) &^DVSVqs^  
) =EMB~i  
); f+hHc8g  
c AO:fb7  
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: $-Ex g*i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }zf!mlk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &mmaoWR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mB"I(>q*M  
{ri={p]l  
jLt3jN  
template < typename Cond, typename Actor > LtX53c  
class do_while R'zi#FeP  
  { .?Y"o3  
Cond cd; <=&$+3r  
Actor act; -,b+tC<V)0  
public : =#[oi3k  
template < typename T > ;m#4Q6k)V?  
  struct result_1 prN+{N8YC  
  { Ikf[K%NKn  
  typedef int result_type; Vc;[0iB  
} ; Tn1V+)  
}.E^_`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,0,FzxX0!  
dH;2OWM  
template < typename T > AQ@)'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rvy%8%e?  
  { ^7gKs2M  
  do cPuXy e  
    { vVw@^7U  
  act(t); sAqy(oy#M  
  } 2;WbXc!#!  
  while (cd(t)); 8$A0q%n  
  return   0 ; ls:oC},p*  
} ^M6lF5  
} ; e 9RYk:O  
[V:~j1{3  
QwWd"Of  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'xj5R=V  
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。 $1|E(d1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  *0^~@U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F[Mwd &P@  
下面就是产生这个functor的类: fxPg"R!1i  
gAdqZJR%]  
:M6v<Kg{;  
template < typename Actor > yT_W\"=8  
class do_while_actor `}#rcDK  
  { ,P`NtTN-  
Actor act; /CNsGx%%  
public : ?@$xLUHR4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .cQO?UKK  
Wy7w zt  
template < typename Cond > G/Sp/I<d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n]' r3  
} ;  XyE$0i~t  
^ZQMRNP{r  
2.niB>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,GYQ,9:  
最后,是那个do_ } #H,oy;Dz  
>lUPOc  
Vn sV&cx  
class do_while_invoker v f{{z%3T  
  { ?PMbbqa0  
public : +`k30-<P  
template < typename Actor > 3PU_STSix  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3< ?+Yhq  
  { >bf.T7wy  
  return do_while_actor < Actor > (act); mW%8`$rVEO  
} F6[F~^9D  
} do_; uW!XzX['  
MmjZq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lxL.ztL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^%9oeT{  
最后来说说怎么处理break和continue /Rq\Mgb  
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。 "x=\mA#`  
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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