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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NV(4wlh)y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aC Lg~g4  
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, TIWLp  
8Pr7aT:,  
l%U_iqL&  
(My$@l973  
  class filler z "$d5XR  
  { ~nc([%!=  
public : 8|qB 1fB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4FE@s0M,  
} ; t:s q*d  
^pV>b(?qw  
^zPEAXm  
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: JrWBcp:Y  
!5SQN5K  
P ^<0d'(  
"zIq)PY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S{(p<%)[  
.A!0.M|  
 ; zE5(3x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,\9mAt1O  
+\8krA  
BS,5W]ervE  
9}jq`xSL  
二. 战前分析 CL'Xip')T  
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。 ]\ 2RV DC  
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 @?7{%j*  
fw|+7 O  
G!VF*yW8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 ssj(Qo  
  /* --------------------------------------------- */ 'bI~61{A  
vector < int *> vp( 10 ); YyJ{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); " $IXZ  
/* --------------------------------------------- */ !MJe+.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W6Aj<{\F  
/* --------------------------------------------- */ 7}cDGdr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7Cd_zZ  
  /* --------------------------------------------- */ c6Aut`dK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >g>`!Sf  
/* --------------------------------------------- */ bA<AG*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0+<eRR9 -  
) {  
MYhx'[4[3  
>'}=.3\  
看了之后,我们可以思考一些问题: Vl 19Md  
1._1, _2是什么? .Y(lB=pV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \SiHrr5  
2._1 = 1是在做什么? b WbXh$  
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。 =0PRAc  
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。 )o9Q5Lq  
I!@s6tG  
46K&$6eN  
三. 动工 Gh2Q$w:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '{0[&i*  
hY=w|b=Y  
IObx^N_K  
UIf ZPf=  
template < typename T > mGe|8In  
class assignment 6hM]%  
  { `D)Lzm R  
T value; ',JrY)  
public : wMz-U- z  
assignment( const T & v) : value(v) {} v. Xoq  
template < typename T2 > I%9bPQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _^ q\XPS  
} ; j1puB  
=9pw uH  
`k(u:yGK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3a#PA4Ql  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [6; N3?+  
]am~aJ|L  
pd4cg?K  
&:c:9w  
  class holder tx0Go'{  
  { /Fv/oY  
public : F&QTL-pQW  
template < typename T > X*sr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iW|s|1mh3  
  { JBR[; zM  
  return assignment < T > (t); *me,(C  
} }xDB ~k  
} ; &:V@2_6"  
2wx!Lpr<i_  
_+ twq i  
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: hCzjC|EO~  
5-D`<\  
  static holder _1; Ag0]U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [J0*+C9P*  
YC]PN5[1!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KNg8HYFW\  
而不用手动写一个函数对象。 |9>*$Fe"  
NJ ZXs_%>$  
F =XF]  
Fr-[UZ~V  
四. 问题分析 HWqLcQ d:P  
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。 ?75\>NiR  
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。 ZCm1+Y$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mZwi7s&u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q0&Wk"X%rr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z!fdx|PUX  
I-xwJi9?,  
五. 问题1:一致性 (NX)o 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?| *^'wFbaBO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hwiKOP  
hM~eJv  
struct holder BBcj=]"_  
  { Fse['O~  
  // i 'qMi~{  
  template < typename T > LI[ ?~P2\  
T &   operator ()( const T & r) const TWUUvj`.  
  { |U#DUqw  
  return (T & )r; l '/N3&5  
} 1t+%Gv^sK  
} ; n!a<:]b<  
$,TGP+vH  
这样的话assignment也必须相应改动: HOfF"QAR$  
C1d 04Q  
template < typename Left, typename Right > 80Ag  
class assignment 3 4SA~5  
  { ?0{yq>fTu  
Left l; u+i(";\  
Right r; >9=:sSQu  
public : |H 8^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gQy~kctQ#  
template < typename T2 > D}w<84qX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x=.tiM{#  
} ; {7qA&c=  
B| tzF0;c  
同时,holder的operator=也需要改动: `m%:rE,  
c5("-xB  
template < typename T > GMb(10T`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vf<UBa;Xm  
  { H d*}k6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vI Vr@1S  
} A[`G^ $  
<c+K3P'3?  
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。 )Vg2Jix,]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qgx?"$ Z  
'.Z4 hHX  
return l(rhs) = r; D<t~e$H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dx@QWTNE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pj!:[d  
`XW*kxpm  
template < typename Tp > `4V"s-T'  
class constant_t Bd5+/G=m  
  { R"3 M[^  
  const Tp t; 1 {Jb"  
public : QL97WK\$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gRAC d&)  
template < typename T > \3zp)J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .'1SZe7O  
  { &cu!Hx  
  return t; >.<ooWw  
} G 4qy*.  
} ; "'a* [%  
iY~rne"l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 02\JzBU  
下面就可以修改holder的operator=了 LnFWA0y  
 )\ZzTS  
template < typename T > q+ pOrGh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f<<rTE6  
  { ]6&$|2H?Ni  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tHh HrMxO  
} {q3:Z{#>7  
|cDszoT /  
同时也要修改assignment的operator() bA@P}M)X  
\NK-L."[  
template < typename T2 > 33K*qaRAD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *hdC?m. _  
现在代码看起来就很一致了。 y&oNv xG-  
HjA_g0u  
六. 问题2:链式操作 WKl+{e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B$vr'U   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XiQkrZ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~@4'HMQ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .Cz %:%9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;o-yQmdh  
DCQ^fZ/  
template < typename T > +f NvNbtA  
struct result_1 vq!uD!lr  
  { 0F:1\9f5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %Dig)<yx  
} ; Zy0aJN>  
iv&v8;B  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: M4m$\~zf  
p fT60W[m  
template < typename T > {9LWUCpsf  
struct   ref VDbI-P&c  
  { Dyg?F )6  
typedef T & reference; '5KeL3J;  
} ; ][;G=oCT  
template < typename T > (%_n!ip^  
struct   ref < T &> )G1P^WV4  
  { 1HT_  
typedef T & reference; l2jF#<S@  
} ; Wu1{[a|  
)|bC^{kH!l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;GGK`V  
x=Hndx^  
template < typename T > CC^E_jT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const As&v Ft P  
  { w5=tlb  
  return l(t) = r(t); 8, "yNq  
} u3 0s_\  
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。 {aYY85j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gi2$B76<  
13hE}g;.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3< Od0J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1.<q3q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2";SJF'5\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #/2$+x  
最后的布局是: (la[KqqCO  
                Add lj=l4 &.i  
              /   \ IiBD?}  
            Divide   5 ]b/S6oc6  
            /   \ Q]/Uq~m C  
          _1     3 Ev"|FTI/  
似乎一切都解决了?不。 nC1zzFFJ  
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。 k^"bLf(4  
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。 +HT1ct+dI  
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: <S75($  
M=qb^~ l  
template < typename Right > DV)3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }Ew hj>w  
Right & rt) const 3DgsI7-F  
  { {--0 z3n>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B.r4$:+jb2  
} 8lF\v/vN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (Rt7%{*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 HB+|WW t>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m %;D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q\ /uKQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 05yZad*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2*"Fu:a"`I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <JMcIV837  
=@,Q Dm]L  
template < class Action > k>x&Ip8p  
class picker : public Action )^||\G  
  { r(d':LV  
public : eW5SFY.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n Ox4<Wk&  
  // all the operator overloaded lif&@o f  
} ; toN^0F?Qm  
q9w~A-Oh`1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2(5ebe[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: rc&%m  
<)+y=m\eJ  
template < typename Right > kmzH'wktt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z'T) =ycT  
  { -*5Rnx|Y{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8-<:i  
} ctE\ q  
][}0#'/mV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CLvX!O(~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  hI9  
)95f*wte  
template < typename T >   struct picker_maker  V#VN %{  
  { 45hF`b>%,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; McB[|PmC  
} ; F:x [  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #o1=:PQaC  
  { l;o1 d-n]  
typedef picker < T > result; 4apL4E"r  
} ; J!5$,%v  
(5]}5W*  
下面总的结构就有了: >/|q:b^2r  
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。 D3|I:Xm  
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。 M4as  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L3CP`cx  
至此链式操作完美实现。 j?'GZ d"B  
`OSN\"\ad  
"AE5 V'  
七. 问题3 |i++0BU  
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。 s[UHe{^T  
(o`{uj{!  
template < typename T1, typename T2 > 4?B\O`sy.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |1j["u1  
  { !qG7V:6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); om1eQp0N  
} .V,@k7U,V  
>y"+ -7V)  
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: ob8qe,_'  
-B +4+&{T  
template < typename T1, typename T2 > \ Yx/(e  
struct result_2 !r<pmr3f@7  
  { A0Qb 5e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wb0L.'jyR)  
} ; ov, hI>0!D  
q<M2,YrbAI  
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? 7Op>i,HZk\  
这个差事就留给了holder自己。 /'/Xvm3  
    PUUwv_  
6Yln, rC  
template < int Order > DMOMh#[  
class holder; m;,N)<~  
template <> gw!vlwC&T  
class holder < 1 > 7<*yS310  
  {  qi^7  
public : m^zUmrj[  
template < typename T > F%RRd/'  
  struct result_1 *}*FX+px)  
  { tS6qWtE  
  typedef T & result; :;9F>?VN>0  
} ; iUN Ib  
template < typename T1, typename T2 > #pnI\  
  struct result_2 rbWP78  
  { lN Yt`xp  
  typedef T1 & result; 8]9%*2"!  
} ; vQ 6^xvk]  
template < typename T > XwJ7|cB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EFM5,gB.m  
  { Y^wW2-,m  
  return (T & )r; {ttysQ-  
} A PEE ~  
template < typename T1, typename T2 > C&(N I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const = %TWX[w  
  { .[ICx  
  return (T1 & )r1; Hquc o  
} Fww :$^_ k  
} ; b0Ps5G\ u  
,?^ p(w  
template <> k5'Vy8q  
class holder < 2 > 5@~ Q^r:%  
  { f*?]+rz  
public : u7>],<  
template < typename T > W')Yg5T  
  struct result_1 z7fp#>uw  
  { ?^al9D[:lz  
  typedef T & result; *nkoPVpC  
} ; i9,ge Q7d  
template < typename T1, typename T2 > <Z mg#  
  struct result_2 vdc\R?  
  { hcsP2 0s  
  typedef T2 & result; Swig;`  
} ; ;DfY#-  
template < typename T > g}1B;zGf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pmyXLT  
  { r@H /kD  
  return (T & )r; Ga^"1TZ x  
} oqO(PU  
template < typename T1, typename T2 > 8e1UmM[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W}@c|d $`  
  { kTOzSiq  
  return (T2 & )r2; y51e%n$  
} ?BeiY zg  
} ; 7x|9n  
dy%;W%  
98IJu  
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> >。 -b9\=U[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R'as0 u\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SJn;{X>)q  
[}E='m}u9+  
return l(i, j) = r(i, j); `EA\u]PwQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 61C7.EZZ;  
}HYbS8'  
  return ( int & )i; 2lH&  
  return ( int & )j; nS }<-s  
最后执行i = j; |"8b_Cq{  
可见,参数被正确的选择了。 X9W@&zQ  
]8_NZHld  
5H<m$K4z  
[ )Iv^ U9  
Hw}Xbp[y  
八. 中期总结 ?jv/TBZX4  
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: 8mvy\l EEH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K7_UP&`=J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c<B/V0]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  MzdV2.  
_^Ubs>d=*  
/L g)i\R;  
g[' ^L +hd  
8Z8gRcv{p  
2j [=\K]  
九. 简化 C!<Ou6}!b  
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。 H(ARw'M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~ D j8 z+^  
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: 'urafE4M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w e//|fA<  
  +-*/&|^等 cJ= 6r :  
2. 返回引用。 $f <(NM6?  
  =,各种复合赋值等 ]nn98y+  
3. 返回固定类型。 !Iy_UfW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V(I8=rVH  
4. 原样返回。 $Vg>I>i  
  operator, i+ ?^8#  
5. 返回解引用的类型。 ? =Z?6fw  
  operator*(单目) s%7t"-=&  
6. 返回地址。 %v M-mbX  
  operator&(单目) {3mRq"e  
7. 下表访问返回类型。 EHJ.T~X  
  operator[] ( Y[Q,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ko<:Z)PS  
  operator<<和operator>> `,<BCu  
hn G Z=  
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。 e'NJnPO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~w+c8c8pW  
gh]cXuph  
template < typename Left > ZPLm]I\]  
struct value_return AofKw  
  { I5 p ? [  
template < typename T > vH@ds k  
  struct result_1 2*& ^v  
  { vm8eZG|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A:%`wX}  
} ; -l*|M(N\  
&jJL"gq"  
template < typename T1, typename T2 > \;B iq`  
  struct result_2 B6DYZ+7A  
  { ~Fcm[eoC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !c Hum  
} ; Ty?cC**  
} ; q6luUx,@m  
*Hn8)x}E  
kS);xA8s]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L~OvY  
b{&)6M)zo  
下面我们来剥离functor中的operator() M'O <h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d7;um<%zn  
Se}c[|8  
return l(t) op r(t) zY{A'<\O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jvL[ JI,b  
return op l(t) NH4#  
return op l(t1, t2) IHac:=*Q  
return l(t) op IM'r8 V  
return l(t1, t2) op K;G~V\  
return l(t)[r(t)] p8O2Z? \  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r#p9x[f<Y  
+~$ ]} %  
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: !wVM= z^G  
单目: return f(l(t), r(t)); <iC(`J$D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i-_mTY&M  
双目: return f(l(t)); *i%.;Z"  
return f(l(t1, t2)); X&`t{Id?6  
下面就是f的实现,以operator/为例 A?P_DA  
6%_nZvRv  
struct meta_divide vpr.Hn  
  { R 'zWYQ  
template < typename T1, typename T2 > FcU SE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R__OP`!  
  { ^jZbo {  
  return t1 / t2; Ow,w$0(D  
} [RhO$c$[\  
} ; |/{=ww8|  
VlsnL8DV  
这个工作可以让宏来做: f.$af4 u  
.M%}X7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^hM4j{|&M  
template < typename T1, typename T2 > \ *.t 7G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Zb>?8  
以后可以直接用 <\^8fn   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }Zn}  
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 aX'*pK/-  
(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。。。) sDlO#  
%P|/A+Mg"  
+ =</&Tm  
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 pl?`8@dI  
?CPahU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bROLOf4S  
class unary_op : public Rettype \_f(M|  
  { n{mfn *r.  
    Left l; +ye3HGD  
public : m;QMQeGz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hz@bW2S.  
E ~<JC"]  
template < typename T > rjYJs*#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '5$b-x6F  
      { >|UOz&  
      return FuncType::execute(l(t)); j A%u 5V  
    } /*mI<[xb  
/h3RmUy   
    template < typename T1, typename T2 > '~=SzO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zQd 2  
      { )+DmOsH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8{sGNCvU  
    } %* }(}~  
} ; uK Hxe~  
-[.[>&`/  
u'BaKWPS  
同样还可以申明一个binary_op _q-*7hCQ`  
`b$.%S8uj=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~Mxvq9vaD  
class binary_op : public Rettype VMWf>ZU  
  { 0@oJFJrO  
    Left l; 6j}9V L77  
Right r; 4,DeHJjAlE  
public : Y$@?.)tY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lp9E:D->  
oCz/HQoBk  
template < typename T > &F~T-i>X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vEJbA  
      { Q*Pq{]0K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H/M@t\$Dc  
    } 3.y vvPFEM  
}qD\0+`qi  
    template < typename T1, typename T2 > 5=ryDrx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q^")jPd  
      { Y}wyw8g/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G4"F+%.  
    } 5r ^(P  
} ; Cw&KVw*  
G"A#Q"  
WH^%:4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 a\*yZlXKs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5nx1i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w``U=sfmV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {)sdiE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _H@DLhH|=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .7X^YKR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sFRQe]zCcP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) u>vL/nI  
下面是修改过的unary_op (#c:b  
vnuN6M{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ig{0Z">  
class unary_op f3y=Wxk[  
  { c-sfg>0^  
Left l; El8,,E  
  |2A:eI8 ^  
public : SOIN']L|V[  
do'GlU oMC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'LDQgC*%  
\s\?l(ooq"  
template < typename T > wUJcmM;  
  struct result_1 P]C<U aW'!  
  { G' 1'/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x]j W<A  
} ; %8v\FS  
1< ?4\?j  
template < typename T1, typename T2 > S3J^,*'  
  struct result_2 MF'JeM;H  
  { 6ik$B   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o)/ 0a  
} ; "#g}ve,  
iWR)ke  
template < typename T1, typename T2 > <F'\lA9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~wdGd+ez  
  { cU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {_*yGK48n  
} )t%b838l%  
\Vk:93OH21  
template < typename T > :Zlwy-[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0=$T\(0g  
  { 'Pbr v  
  return OpClass::execute(lt(t)); #5uOx(>  
} uXiN~j &Be  
?e?!3Bx;EM  
} ; +kD R.E:  
`WS&rmq&'  
v"0J&7!J  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug DHRlWQox  
好啦,现在才真正完美了。 /gas2k==^  
现在在picker里面就可以这么添加了: \Oo Wo  
%a7$QF]  
template < typename Right > @ N m@]q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x?<FJ"8"k  
  { MHwIA*R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n=q 76W\  
} 0n'_{\yz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5mR 1@  
J .<F"r>  
1\.pMHv/  
?V=CB,^  
h2QmQ>y"  
十. bind E?@m?@*/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7}mFL*  
先来分析一下一段例子 \{D" !e  
,]D,P  
w!XD/j N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QZ8IV>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +w~oH=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Uw:"n]G]D?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  0+8e,  
我们来写个简单的。 |vC~HJpuv'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {.]7!ISl5  
对于函数对象类的版本: xYB{;K  
;FEqe 49  
template < typename Func > `GLx#=Q  
struct functor_trait 1.>m@Slr>  
  { rT>wg1:  
typedef typename Func::result_type result_type; Alq(QDs  
} ; qxj(p o  
对于无参数函数的版本: jb)ZLA;L_c  
*NQ/UXE  
template < typename Ret > \)Cl%Em  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v` r:=K  
  { ,fRq5"?  
typedef Ret result_type; Tsx>&WC  
} ; oL<St$1  
对于单参数函数的版本: Z30A{6}  
"wc<B4"  
template < typename Ret, typename V1 > tl>7^hH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7-A2_!_x{  
  {  AOx[  
typedef Ret result_type; " Yy n/  
} ; t`QENXA}  
对于双参数函数的版本: Xnh8e  
##ANrG l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @%SQFu@FJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~QVH<`sn  
  { T^q 0'#/  
typedef Ret result_type; L: x-%m%w  
} ; :E?V.  
等等。。。 Vw"\{`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p b,. r  
:v 4]D4\o  
template < typename Func > IR bfNq^:  
struct func_return WF"k[2  
  { _vZOZKS+  
template < typename T > IGN1gs  
  struct result_1 B/C,.?Or  
  { -K$)DvV^(E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wA.\i  
} ; :@&/kyGH  
y?# Loe  
template < typename T1, typename T2 > dqAw5[qMJ  
  struct result_2 eDB;cN  
  { -{A<.a3P}=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J8D,ZfPN`d  
} ; |cY`x(?yP  
} ; GKCroyor  
2"~8Z(0  
:Q q#Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mA}"a<0  
?fS9J  
template < typename Func, typename aPicker > ^C%<l( b  
class binder_1 N uI9iU  
  { QCJM&  
Func fn; oXS}IL og'  
aPicker pk; H[|~/0?K  
public : d!{r  v  
q'11^V!0  
template < typename T > B1Oq!k  
  struct result_1 Q=:|R3U/  
  { BORA(,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U ;I9 bK8  
} ; Aa]"   
Vz[C=_m  
template < typename T1, typename T2 > M:V_/@W.  
  struct result_2 @|)Z"m7  
  { 8r!zBKq2~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nF/OPd  
} ; )CyS#j#=  
'H!XUtFs"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} RT5T1K08I  
1nOCQ\$l  
template < typename T > |D.ND%K&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c:g'.'/*  
  { {_dvx*M  
  return fn(pk(t)); #D|p2L$  
} [8*)8jP3  
template < typename T1, typename T2 > W'.m'3#z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { BHO/q3  
  { |WUG}G")*x  
  return fn(pk(t1, t2)); =rK+eG#,  
} v.ui!|c  
} ; IIqUZJ  
abEmRJTmW  
1i ] ^{;]  
一目了然不是么? M#[{>6>iE  
最后实现bind =I~mKn  
snikn&  
Ic4H#w  
template < typename Func, typename aPicker > >"<Wjr8W!$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8JD,u  
  {  RX5dO%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IqGdfL6[(  
} xP,hTE  
zv"Z DRW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?R#)1{(8d~  
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。 as_PoCoss  
C'X!\}f.b/  
十一. phoenix ;({W#Wa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4a]P7fx-  
]g&TKm  
for_each(v.begin(), v.end(), GM<-&s!Uj  
( ofv)SCjd  
do_ &8 x-o,  
[ 6K<K  
  cout << _1 <<   " , " eGHaY4|  
] O8.5}>gDn.  
.while_( -- _1), L,@lp  
cout << var( " \n " ) >e"#'K0?\  
) t<viX's  
); D5HZ2cz|a  
U`m54f@U  
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: E\,-XH  
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 4_cqT/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k)Qtfj}uij  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :[!j?)%>  
`$C n~dT  
j,dR,Nd  
template < typename Cond, typename Actor > \} :PLCKT  
class do_while ,nB5/Lx  
  { q%?in+l  
Cond cd; /Mu @,)''  
Actor act; Hg$lXtn]  
public : 46&/gehr  
template < typename T >  !=P1%  
  struct result_1 "!%l/_p?  
  {  'CkIz"Wd  
  typedef int result_type; ITT@,  
} ; ';=O 0)u  
kq,ucU%>p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r? E)obE  
4Ic*9t3  
template < typename T > "5wa91*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^RtIh-Z.9  
  { 1Z~FCJz  
  do -I,$_  
    { *6DB0X_-}  
  act(t); tHwMX1 IG  
  } P! #[mio  
  while (cd(t)); DG:Z=LuJr  
  return   0 ; o="M  
} W+ko q*P  
} ; u frL<]A  
l#Y,R 0  
U/l&tmIVY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D!-g&HBTC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 EE'io5\et  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]>nk"K!%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F%D.zvKN  
下面就是产生这个functor的类: U6fgo3RH  
0*D$R`$  
CD ( :jM?  
template < typename Actor > MC.) 2B7  
class do_while_actor 4-H+vNG{%  
  { "Nbq#w\  
Actor act; ieCEo|b  
public : ]{mPh\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G.a bql  
N.{H,oO `  
template < typename Cond > Ata:^qI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8_B4?` k  
} ; *Y7u'v  
hVAn>_(  
8ek@: Mw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ryUQU^v  
最后,是那个do_ ;m{1 _1  
'UX!*5k<:  
k(7&N0V%zz  
class do_while_invoker ;1O_M9  
  { `1{ZqRFQ  
public : Mhf5bN|wQ  
template < typename Actor > -g Sa_8R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /quc}"__  
  { ]uJ"?k=  
  return do_while_actor < Actor > (act); e95Lo+:f  
} ipgC RHE  
} do_; d#rf5<i  
f:|1_j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u^bidd6JRn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QIvVcfM^  
最后来说说怎么处理break和continue O{G?;H$  
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。 )SRefW.v  
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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