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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \3] O?'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1M 6^Brx  
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, zk!7TUZ">w  
%"=GQ3u[  
o~W,VhCP  
<o[3*59  
  class filler H|7XfM  
  { x4MTE?hT  
public : hrO9_B|#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {LVA_7@  
} ; BJ\81 R  
z,hBtq:-$  
ir>S\VT4  
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: \rATmjsKzS  
"'GhE+>Z  
G;J)[y  
rC]k'p2x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QhLgFu  
19-V;F@;  
m>F:dI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C@[U:\  
*z#du*f[  
xG(iSuz  
ycwkF$7  
二. 战前分析 CW/<?X<!n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L Ee{fc?{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3TZ:  
!! )W`  
mhOgv\?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ud2Tn*QmI  
  /* --------------------------------------------- */ : bi(mX7t  
vector < int *> vp( 10 ); WRA(k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /u_9uJ"-K(  
/* --------------------------------------------- */ l]#=I7 6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7lA_*t@y  
/* --------------------------------------------- */ #, #:{&H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fBh/$    
  /* --------------------------------------------- */ Hq,@j{($  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tl*h"du^  
/* --------------------------------------------- */ 8h4]<T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "nb.!OG~(  
~R~.D  
~)`\ j  
@$j u Qm  
看了之后,我们可以思考一些问题: ].5q,A]  
1._1, _2是什么? *9w-eK1{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 r{84Y!k~*  
2._1 = 1是在做什么? q_ryW$/_  
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。 $cc]Av4c2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U 8p %MFD  
=yM%#{t&W  
g oyQ',+  
三. 动工 S("dU`T?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [}GK rI  
:<k (y?GB  
nHH FHnFf  
9$U4x|n  
template < typename T > ggitUQ+t;G  
class assignment Y)$%-'=b+  
  { Q$ Dx:  
T value; E/wxX#]\  
public : FC6~V6R  
assignment( const T & v) : value(v) {} % ;R&cSZ  
template < typename T2 > V82I%gPF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R".$x{{  
} ; =$L+J O  
cDzb}W*UM  
}<@-=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *}';q`u }  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z*q+5p@~  
Iz'Et'w8!  
sKsMF:|OT  
@iXBy:@  
  class holder } XhL`%  
  { ?*yB&(a:8  
public : x Gbq,~_r  
template < typename T > ^,t@HN;gA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GUqG1u z9  
  { 0!KYi_3  
  return assignment < T > (t); W,[QK~  
} *)`PY4zF  
} ; tg==Qgz  
5G gH6   
]4V1]  
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: 9E8&~y  
#"?pY5 ("  
  static holder _1; ' Q(kx*;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aaw[ia_EL  
6&0G'PMf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0s H~yvM5  
而不用手动写一个函数对象。 |HYST`  
%6rSLBw3  
%G,7Ul1f  
:) -`  
四. 问题分析 QG~6mvD  
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。 j}s/)}n|  
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。 JC-> eY"O2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kaiK1/W0;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #Ha"rr46p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z!^>!' Z  
%eW7AO>  
五. 问题1:一致性 jb,a>9 ]p  
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?| p~=z)7% e'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ov H'_'  
izGU&VeB  
struct holder Hm!"%  
  { Q _!tn*  
  // GYiL}itD=3  
  template < typename T > 3!/J!X3L  
T &   operator ()( const T & r) const &z5?]`ALu  
  { 1%R${Qhr  
  return (T & )r; ts@Z5Yw*!  
} 83 R_8  
} ; ~<O.Gu&"R  
(VI(Nv:o@  
这样的话assignment也必须相应改动: Jr;w>8B),  
)\VuN-d  
template < typename Left, typename Right > n'{jc 6&|  
class assignment x=L"qC9f/  
  { /wJ4hHY  
Left l; '0 )`.  
Right r; 3)LS#=  
public : 2RF3pIFrm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }cGILH%  
template < typename T2 > z;2& d<h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?V+\E2  
} ; ; S$  
:p@jslD  
同时,holder的operator=也需要改动: #>\SK  
eq8faC5  
template < typename T > m9sck:g#L1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9a`~ K L  
  { +v5f-CBu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); skan1wQ  
} 9xq3>(  
{jQLr7'  
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。 ("j;VqYUL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5lP8#O?=  
N~IAm:G}[  
return l(rhs) = r; 1!;~Y#  
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。 ((#BU=0iK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `AvK8Wh<+  
5 -|7I7(G$  
template < typename Tp > nvLdgu4P>  
class constant_t <pa-C2Ky  
  { }vOg9/[{  
  const Tp t; N%Y!{k5T7  
public : xoj,>[7 D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QGV#AID3XW  
template < typename T > Xf#;`*5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :E|Jqi\  
  { $ kHXt]fU  
  return t; 7t#Q8u?  
} wme#8/eUk  
} ; 4guR8 elM  
r#1W$~?>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X(Mpg[,N"  
下面就可以修改holder的operator=了 l59 N0G  
m-tn|m!J  
template < typename T > qN' 3{jiPL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7G;1n0m-T  
  { ml^=y~J[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tN4&#YK<  
} y4|<+9<7  
Fq <JxamR  
同时也要修改assignment的operator() I~YV&12  
`uk=2k}&m  
template < typename T2 > j7a }<\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _unoDoB  
现在代码看起来就很一致了。 cpw=2vnD  
8au Gz ,"  
六. 问题2:链式操作 mOHOv61  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Uf7ACv)Dn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "fhQ{b$i  
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。 YIZu{  
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。 O`%F{&;29  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -bdWG]w"  
m;rr7{7X  
template < typename T > fibudkg'>  
struct result_1 ^q/$a2<4  
  { X 5}=|%Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uqI'e_&=&5  
} ;  !O`j  
p< 0=. ~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -EFdP]XO  
:eD-'#@$u  
template < typename T > hWFOed4C  
struct   ref  >Z3>  
  { -Q5UT=^  
typedef T & reference; 4 $Kzh  
} ; ._A4 :  
template < typename T > &J|I&p   
struct   ref < T &> h@1/  
  { =L1%gQJJ&  
typedef T & reference; )!E:  
} ; LE5N2k  
:%Iv<d<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >7cj. %  
qc)+T_m  
template < typename T > tl*v(ZW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \h s7>5O^K  
  { -}sMOy`  
  return l(t) = r(t); F !OD*]  
} `^on`"\{u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :6)!#q'g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \nuz l   
F 2zUz[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 X6$Cd]MN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kCz2uG)l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;=^J_2ls  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 83_mR*tGNp  
最后的布局是: NJd4( P  
                Add VyYrL]OrA  
              /   \ $6 Hf[(/e  
            Divide   5 HGh)d` 8  
            /   \ nSQ]qH&4d  
          _1     3 Q"eqql<h#  
似乎一切都解决了?不。 }W!w  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a;U)#*(5|v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 JgP%4)]LV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: A/}[Z\C  
}2*qv4},!  
template < typename Right > ?z-nY,'^uq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W=+AU!%  
Right & rt) const f>cUdEPBb  
  { |?^N@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *KiY+_8>  
} ;*FY+jM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |9$C%@8  
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。 - "2 t^ Q  
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。 Yc~lYz+b  
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。 z(O*DwY#  
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。 *0L3#. i  
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? 9{S$%D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }uaFmXy3  
e?07o!7[;  
template < class Action > =^*EM<WG)  
class picker : public Action ?y>v"1+  
  { a Iyzt  
public : 47*2QL^zj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E#tfCM6  
  // all the operator overloaded &6Lh>n(  
} ; ^b$G.h{o!E  
ouoIbA9X  
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。 pjV70D8$A  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4$N,|bt  
[5-Ik T0  
template < typename Right > g26_#4 P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H|j]uLZ  
  { [4B (rra  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vfhoN]v  
} $/JXI?K  
:nqDX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /RhM6N  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jY/(kA]}  
0v1~#KCm  
template < typename T >   struct picker_maker 3^q9ll7Op  
  { l6xqc,h!K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N~`r;E  
} ; Rw[!Jq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8(q8}s$>  
  { 4 8 J{Y3F  
typedef picker < T > result; F2<Q~gQ;  
} ; 3|G~_'`RLt  
9<P%?Q  
下面总的结构就有了: asp\4-?$o  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 e(1{W P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wkPomTO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }lJ|nl`c  
至此链式操作完美实现。 eDNY|}$}v  
HJ"sK5Q  
Iw#[K  
七. 问题3 <bhJ>  
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。 >nK (  
~WV1t][  
template < typename T1, typename T2 > " ~6&rt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lSd tw b  
  { j 7O!uUQQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UN;U+5,t  
} CJ)u#PmkJ  
*?Wr^T  
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: +mKII>{  
km lb,P  
template < typename T1, typename T2 > a #p`l>rx  
struct result_2 X ) =-a  
  { qf [J-"o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vt(n: Xk  
} ; e(DuJ-  
0s}gg[lj  
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? Sw[*1C8  
这个差事就留给了holder自己。 +Bt%W%_X  
    ?h#F& y  
PqyR,Bcx0  
template < int Order > tI9p2!  
class holder; ~G^+.>j  
template <> D`B*+  
class holder < 1 > [fkt3fS  
  { |-GbHfz  
public : f!GFRMM1  
template < typename T > QT1oUP#*  
  struct result_1 8zJye6f;l  
  { MfFmJ7>Bg  
  typedef T & result; f|s,%AU"i  
} ; 7(LB}  
template < typename T1, typename T2 > pMUUF5  
  struct result_2 y=SpIbn{  
  { pm=s  
  typedef T1 & result; UK@hnQU8`  
} ; EW]8k@&g  
template < typename T > =3 ;! 5P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `VglE?M  
  { vsI|HxpyC,  
  return (T & )r; 4Xn-L&0z  
} < r b5'  
template < typename T1, typename T2 > EzCi%>q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }1sd<<\`  
  { $O\]cQD`u  
  return (T1 & )r1; N#:W#C{16w  
} Wp^ |=  
} ; l]IQjjJ`  
W7T2j+]  
template <> `j.-hy>s  
class holder < 2 > 8D^ iQBA  
  { |hu9)0 P  
public : v:9Vp{)  
template < typename T > MP Q?Q]'  
  struct result_1 L N'})CI8m  
  { WO+>W+|N  
  typedef T & result; (|y@ ftr@  
} ; }~<9*M-P  
template < typename T1, typename T2 > nqcD#HUv  
  struct result_2 Et)j6xz/F  
  { !JjNm*F[  
  typedef T2 & result; h>|IA@;|f  
} ; P>*`<$FR  
template < typename T > `DP4u\6_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {E1^Wn1M  
  { 5 ^tetDz}  
  return (T & )r; H|;BT  
} 3J^'x  
template < typename T1, typename T2 > jrYA5>=>#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xw1n;IO4  
  { U,~Z2L  
  return (T2 & )r2; sbFA{l3   
} nh"LdHqiDB  
} ; %#lJn.o  
j5 W)9HW:  
{w9GMqq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3 k)P*ME#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KKwJ=za  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~\7peH%  
zids2/_*  
return l(i, j) = r(i, j); E-$N!KY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "Za'K+4  
2wYY0=k2  
  return ( int & )i; hOcVxSc.  
  return ( int & )j; D}pN sQ  
最后执行i = j; gBy7 q09r  
可见,参数被正确的选择了。 - I j  
mS-{AK  
1jj.oa]  
+"[}gss!@  
t^<ki?*  
八. 中期总结 Q\Nz^~dQ:Y  
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: >xm:?WR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Eg]tDPN1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #)<WQZ)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :c&F\Q=  
zCpXF< _C  
9%bqY9NFd  
6vZ.CUK9  
/m*+N9)  
Z E},x U%  
九. 简化 aK'%E3!~=x  
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。 8$6^S{M3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !K_ ke h  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7|pF (sb0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jb!15Vlt"  
  +-*/&|^等 UE%~SVi.#  
2. 返回引用。 lRA!  
  =,各种复合赋值等 gn4 Sz")  
3. 返回固定类型。 N51RBA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3 *[YM7y  
4. 原样返回。 7D)i]68E  
  operator, mMtX:  
5. 返回解引用的类型。 Bez 7  
  operator*(单目) ~HyqHx y  
6. 返回地址。 J~1 =?</  
  operator&(单目) aEC&#Q(]q  
7. 下表访问返回类型。 L[p[m~HjG^  
  operator[] Eza B}BLQ9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CB%O8d #  
  operator<<和operator>> p?4h2`P  
+Zo&c}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pksF| VS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )\Ay4 d  
W{*w<a_ `  
template < typename Left > sRf?JyB  
struct value_return _6&TCd<  
  { 9A9yZlt  
template < typename T > 6 2#dSd}HG  
  struct result_1 Z3Y(g  
  { I?IAZa)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u MM?s?q  
} ; "A%JT3  
VT`C<'   
template < typename T1, typename T2 > 9~C$C  
  struct result_2 :7Smsc"B!  
  { y6 _,U/9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Nh/B8:035  
} ; "yc_*R(pU  
} ; ^bDh[O  
m%G:|`f7  
K\vyfYi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z{J{6j  
C*1,aLSw  
下面我们来剥离functor中的operator() ]W>kbH Imz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9 54O=9PQ  
)M(-EDL>Qk  
return l(t) op r(t) 2K&5Kt/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SLMnEtyTS  
return op l(t) Hwm] l`E]  
return op l(t1, t2) mtg3}etA  
return l(t) op >YW_}kd  
return l(t1, t2) op `p)$7!  
return l(t)[r(t)] G^=C#9c.m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q+/7v9  
[qGj*`@C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 982n G-"  
单目: return f(l(t), r(t)); R#i{eE*WF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \z>L,U  
双目: return f(l(t)); u!WjG@  
return f(l(t1, t2)); Yr9!</;T  
下面就是f的实现,以operator/为例 {E+o+2L  
!XJS"owr  
struct meta_divide b )mU9   
  { \gjY h2>  
template < typename T1, typename T2 > 0($ O1j~$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j)neVPf%v  
  { w-M,@[G  
  return t1 / t2; z&r@c-l@  
} ES&"zjr$  
} ; *D$[@-7  
mUW4d3tE  
这个工作可以让宏来做: nd)bRB  
nVVQ^i}`G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P7`sJ("#  
template < typename T1, typename T2 > \ */JMPw&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y &"rf   
以后可以直接用 TUV&9wKXo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |X$O'Gf#n  
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  "0( _  
(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。。。) 20XN5dTFT  
chr^>%Q_  
@3F4Lg6H|  
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 p Y[dJxB  
c8cPGm#i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vUU)zZB ~  
class unary_op : public Rettype @L ,hA v ^  
  { 4)XZ'~|  
    Left l; 2!+saf^-,  
public : sF`ELrR \  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &n)=OConge  
^YLk&A)X  
template < typename T > g~i%*u,Y<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .+ w#n<  
      { [9S?  
      return FuncType::execute(l(t)); R;68C6 4  
    } U:n3V  
KPcOW#.T  
    template < typename T1, typename T2 > A=S_5y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1D/9lR,  
      { ]a}K%D)H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,XJ Xw(LM  
    } I Y='tw  
} ; O4mSr{HCp  
Fuuy_+p@G  
W"a%IO%'  
同样还可以申明一个binary_op 3+j!{tJ z2  
a$r<%a6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L(bYG0ZI5C  
class binary_op : public Rettype (` N@4w=  
  { V"T48~Ue  
    Left l; j(|9>J*,~G  
Right r; /Dl{I7W   
public : _RHB ^y;-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >)sB# <e  
TzJp3  
template < typename T > pS vqGJU3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vl{G;[6  
      { ?!4xtOA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V#Hg+\{d  
    } d 1 8>0R  
ph;ds+b  
    template < typename T1, typename T2 > b;X|[tB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o'8`>rb  
      { TNHkHR[&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iksd^\]f  
    } X?'v FC  
} ; (rM-~h6g  
}?0At<(d  
tTzPT<  
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 =/J{>S>(i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CSC sJE#4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *}hx9:9\B  
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。 srbU}u3VZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E mUA38  
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。。。 =68CR[H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +NH#t} .  
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) tS2Orzc>,  
下面是修改过的unary_op ;ORT#7CU  
q (?%$u.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iAOm[=W  
class unary_op 9HjtWQn  
  { Z+qTMm  
Left l; + ~6Nq(kV  
  1m52vQSo3l  
public : jgfl|;I?pg  
w*E0f?s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q>,EYb>wI  
L1'#wH  
template < typename T > ^+hqGu]M  
  struct result_1 U=<d;2N#  
  { X~`<ik{q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Z+8L*k97  
} ; jI-\~  
PW[NW-S`c  
template < typename T1, typename T2 > `H_.<``>  
  struct result_2 P2q'P&  
  { `pHlGbrW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nMniHB'  
} ; uEK9  
&rcC7v K9  
template < typename T1, typename T2 > /ynvQ1#uA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >8pmClVvmR  
  { $<y10DfO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zPC&p{S>  
} ranLHm.nB  
K,VN?t <h  
template < typename T > ) N8 [@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rW~hFSrV[o  
  { UJqDZIvC  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8op,;Z7Y  
} ugZ-*e7  
HW{si]~q  
} ; D 2U")g}U  
zjzW;bo( d  
Y55Yo5<j/+  
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 |\1!*Qp  
好啦,现在才真正完美了。 cZ!%#A z  
现在在picker里面就可以这么添加了: % |6t\[gn  
cWd\Ki  
template < typename Right > :f~[tox  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IsaL+elq|  
  { 5eZ8$-&([  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DP(JsZ}  
} !L+4YA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z/|oCwR  
M!{;:m28X!  
[r,ZM  
0={@GhjApL  
RjII(4Et  
十. bind j2U iZLuV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (-RZ|VdYg  
先来分析一下一段例子 y5td o'Ex  
sd@JQ%O  
2WP73:'t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i.|zKjF'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '^T Q Ubw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 peA}/Jc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E@/yg(?d=  
我们来写个简单的。 Pl@3=s!~>~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f{b$Y3  
对于函数对象类的版本: Z*Sa%yf  
c k$ > yk  
template < typename Func > aR iD}P*V  
struct functor_trait B=>:w%<Ii  
  { #B;~i6h]  
typedef typename Func::result_type result_type; qoNVp7uv  
} ; %s+H& vfQs  
对于无参数函数的版本: l17sJ!I  
<Ae1YHUY  
template < typename Ret > :'L^zGf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MH"{N "|  
  { Mw0Kg9M  
typedef Ret result_type;  #E[{  
} ; 6D[m}/?Uy  
对于单参数函数的版本: u afSz@`  
ICJp-  
template < typename Ret, typename V1 > xKilTh_.6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?!N@%R>5rN  
  { hdi/k!9[\  
typedef Ret result_type;  d"E@e21  
} ; Mr5E\~K>s  
对于双参数函数的版本: @~4Q\^;NX  
e?Pzhh a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F,t ,Ja  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fk:yj 4'  
  { %gF; A*  
typedef Ret result_type; !>~W5c^  
} ; Orb('Z,-3  
等等。。。 b(hnouS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WUVRwJ 5  
5h"moh9tG  
template < typename Func > : ryE`EhB  
struct func_return -Y*"!8  
  { iIOA54!o  
template < typename T > &"D *  
  struct result_1 jTo-xP{lC  
  { {uurM` f}:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P1<Y7 +n  
} ; (*.t~6c?5  
l?F&I.{J  
template < typename T1, typename T2 > xQ4'$rL1d  
  struct result_2 PT9,R^2T!  
  { :8}iZ.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [fN?=,8  
} ; "pb$[*_@$  
} ;  mN>7vJ  
eR'Df" +  
nUAoPE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $=7'Cm ?  
4LO U[D  
template < typename Func, typename aPicker > J! ;g.q  
class binder_1 '6^20rj  
  { v6gfyGCJ  
Func fn; ;#3l&HRKH1  
aPicker pk; h0YIPB  
public : .hYrE5\-  
`$IuN *  
template < typename T > 2>l =oXq  
  struct result_1 J3oEN'8S  
  { ub C(%Y_k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `yjHLg  
} ; ]9xuLJ)  
'@Zau\xC  
template < typename T1, typename T2 > RUJkfi=$  
  struct result_2 /Iwnl   
  { ()< E?D=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RC_w 1:h  
} ; 5r=xhOe`  
!.\EU*)1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C2WWS(zn  
$T\W'W R>  
template < typename T > Y\7>>?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (=v :@\r  
  { ` u#'  
  return fn(pk(t)); p0 @ ,-  
} `[hc{ynO|  
template < typename T1, typename T2 > %9,:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o,| LO$~  
  { 9(;5!q,Gsg  
  return fn(pk(t1, t2));  ~F?vf@k  
} /az}<r8  
} ; ]*I:N  
Z`5jX;Z!  
X$o$8s  
一目了然不是么? oF1{/ERS  
最后实现bind Kjw4,z%\94  
~H[  
_ZM$&6EC  
template < typename Func, typename aPicker > .Dn.|A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pmm?Fq!s=  
  { U} EaV<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^Eu]i  
} ;x 9_  
en"]u,!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6#A g^A  
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。 !N\<QRb\q  
_zAHN0d  
十一. phoenix R+'$V$g\X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w! J|KM  
ET]PF,`  
for_each(v.begin(), v.end(), ?C( ' z7  
( ) >_xHc?  
do_ Vu @2  
[ &`#k 1t'  
  cout << _1 <<   " , " VrV )qfG  
] zV)(i<Q  
.while_( -- _1), K gN=b  
cout << var( " \n " ) RrFq"  
) Rne#z2Ok  
); D?+\"lI  
~SI`%^L  
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: $uw[X  
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 DtXQLL*fl(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $;kFuJF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fkLI$Cl  
qOA+ao  
K U 2LJ_~Y  
template < typename Cond, typename Actor > )?5027^  
class do_while D{-h2=V  
  { "4Joou"U  
Cond cd; ;yfKYN[  
Actor act; ;kSRv=S  
public : 3Go/5X/  
template < typename T > -s?f<f{  
  struct result_1  8*nv+  
  { w_c)iJ  
  typedef int result_type; y^PQgzm]  
} ; d:Y!!LV-@L  
r[doN{%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 75@!j[QL<  
cB$OkaG#  
template < typename T > #'poDX?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z\S#P|;  
  { oRf.34  
  do cyM9[X4rC  
    { eUBf-xA  
  act(t); %bu$t,  
  } C%2BDj  
  while (cd(t)); {e'P* j  
  return   0 ; ~lBb%M  
} 6Zr_W#SE  
} ; I5nxY)v  
0ge"ISK  
 ?cG~M|@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o,-p[1b  
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。 qPI\Y3ZU  
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。 s9[?{}gd  
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。 R07]{  
下面就是产生这个functor的类: cTC -cgp  
sj9j 47y  
FEC`dSTI  
template < typename Actor > ^T?zR7r  
class do_while_actor KT5amct  
  { lN(|EI  
Actor act; OD@k9I[  
public : U46qpb 7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2 m"2>gX  
;mT|0&o>#  
template < typename Cond > kM:Z(Z7$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z\lJE>1  
} ; .Us)YVbk  
HZINsIm!?  
-_*ux!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7 KuUV!\h`  
最后,是那个do_ ~FP4JM,y6  
Kw%to9 eh)  
u%t/W0xi  
class do_while_invoker .OyzM  
  { c-GS:'J{  
public : :P2{^0$  
template < typename Actor > :VkuK@Th`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c -sc*.&  
  { 8+* 1s7{  
  return do_while_actor < Actor > (act); $_cO7d  
} ;J uBybJb  
} do_; H=/;  
Sg&0a$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e/7rr~"|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;\'d9C  
最后来说说怎么处理break和continue 7 @W}>gnf  
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。 w@![rH6~F  
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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