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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [.&[<!,.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |,sM ST%  
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, $^h?:L:1n  
B}\BeFt'  
-N# #w=  
J\A8qh8  
  class filler >lLo4M 3  
  { A ~&+F>Z  
public : X"<|Z]w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @GeHWv  
} ; Ep ">v>"  
bV6V02RF  
{7X~!e|w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: a+ GJVJ  
doLNz4W  
"+h/-2rA  
E9$H nj+m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y6%<zhs  
#PFO]j!_b  
D^?_"wjW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Pa&4)OD  
u)~s4tP4  
1<,/ -H  
lT,+bU  
二. 战前分析 >r}Vf9 5[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。 mH\@QdF  
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 BS2?!;,8  
N!c gN  
S(t{&+Wc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +tU Q  
  /* --------------------------------------------- */ 2f..sNz  
vector < int *> vp( 10 ); 9XOyj5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z<<Tk.65  
/* --------------------------------------------- */ Gru ALx7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c;!9\1sr  
/* --------------------------------------------- */ 3.),bm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4f {+pf^R  
  /* --------------------------------------------- */ c0[k T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6Xa.0(h  
/* --------------------------------------------- */ ^73=7PZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~:Mm<*lL%  
 `{}@@]  
VMHC/jlX@r  
=x H~ww (D  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0p3vE,pF  
1._1, _2是什么? '{VM> Q  
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。 M[s\E4l:t  
2._1 = 1是在做什么? d+5:Qrr  
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。 Kz[BB@[  
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。 p+<}Y DMb  
[h HG .  
jVYH;B%%z  
三. 动工 6?o>{e7n^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6mHhC?  
a D|Yo  
}\Z5{OA  
aYVDp{_  
template < typename T > ikHOqJ-,m  
class assignment p(?3 V  
  { ps+:</;Z  
T value; @q)E=G1<o0  
public : JIV8q HC  
assignment( const T & v) : value(v) {} XKSX#cia  
template < typename T2 > 9p*-?kPb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xR}of"  
} ; 'vlrc[|/  
q[c Etp28h  
N^J*!]|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9h&yuS'Yj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NvHN -^2  
A.U'Q|  
fU ={a2  
IG|\:Xz  
  class holder sTOFw;v%  
  { hdj%|~Fj  
public : 4B$bj `h  
template < typename T > WG%2<Q^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,q</@}.\wN  
  { 3;Hd2 ;G  
  return assignment < T > (t); ]^ 'ZiyJX  
} Q52 bh'cuU  
} ; kzi|$Gs<  
SRWg[H  
-*3(a E  
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: or.\)(m#(  
B_&^ER5j  
  static holder _1; rzT{-DZB[4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kM`7EPk  
]M\q0>HoJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iZC`z }  
而不用手动写一个函数对象。 cL7C 2wB`  
c F=P!2 @  
SQ<f  
KN, 4@4  
四. 问题分析 3EOyq^I%  
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。 }]GbUC!Zb  
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。 S:GTc QU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4J}3,+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e=J*Esc@k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sam[s4@eQ  
F*\4l;NJ  
五. 问题1:一致性 x4 hO$3o  
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?| `]{Psc6_=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,`)OEI|1d  
ccMd/  
struct holder :rmauKR  
  { AT ymKJ  
  // iNLDl~uU  
  template < typename T > (&c,twa~  
T &   operator ()( const T & r) const GNZ#q)qT  
  { {(0Id!  
  return (T & )r; \(bj(any  
} }4KW@L[g  
} ; zbg+6qs})  
8Fx]koP.  
这样的话assignment也必须相应改动: mu>] 9ZW  
A]xCF{*)&  
template < typename Left, typename Right > . s-5N\  
class assignment xB,/dMdTj  
  { +7Rt{C,  
Left l; iAHZ0Du  
Right r; 2@ *<9-9  
public : 5Pqt_ZWy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O! (85rp/  
template < typename T2 > JZw^ W{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DaCblX  
} ; [yF^IlSs  
rkIMM,   
同时,holder的operator=也需要改动: |0]YA  
1tyNRoET  
template < typename T > rXDJ:NP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @ExLh9  
  { `u=oeM :  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5"uNj<.V  
} WG\Q5k4Ba  
OPLl*bnf  
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。 f}blB?e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s9 &)Fv-#V  
y9ip[Xn-$:  
return l(rhs) = r; C[0MA ,^  
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。 ogp{rY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E4Zxv*  
S*s:4uf  
template < typename Tp > 4v>o%  
class constant_t )*W=GY*  
  { A$ J9U3+O  
  const Tp t; *?p ^6vO  
public : =-m(\ }  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6"%@ L{UQ  
template < typename T > ?61L|vr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q!`)e@r  
  { IqXBz.p  
  return t; 1]Lhk?4t  
} ^8Z@^M&O"  
} ;  d~sJ=)  
jQ)L pjS1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P*7S3Td  
下面就可以修改holder的operator=了 &M$Bt} <  
L7<+LA)s0  
template < typename T > e|JIrOnc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e) ]RA?bF  
  { %6N)G!P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [0wP\{%  
} blUY.{NN3  
l\_x(BH  
同时也要修改assignment的operator() m^'~&!ba  
o:H'r7N  
template < typename T2 > 5 >'66gZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3hH>U%`-  
现在代码看起来就很一致了。 hcQSB00D^  
9@Q&B+!  
六. 问题2:链式操作 O%52V|m}{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 27Cz1[oX  
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。 D$QGLI9(  
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。 3Fgz)*Gu]  
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。 )U]:9)   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]W+)ee|D  
5`{=`  
template < typename T > r1+c/;TpZ  
struct result_1 9uKOR7.zbo  
  { k{_1r;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0u>yT?jP  
} ; ftxTX3X  
z}iSq$  
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: )dqR<)  
7:z>+AM[r  
template < typename T > (x}A_ i  
struct   ref .l7j8 }  
  { /9P^{ OZ;y  
typedef T & reference; A 0 S8Dh$  
} ; 6={IMkmA  
template < typename T > RXUA!=e  
struct   ref < T &> 7,f:Qi@g  
  { Ndo}Tk!  
typedef T & reference; J_|7$ l/  
} ; axOi 5  
$y8mK|3.3u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .#"1bRWpZ  
w<Zdq}{jO  
template < typename T > !X%S)VSMU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *3 !(*F@M,  
  { X {#bJ  
  return l(t) = r(t); Rq"VB.ef&{  
} dJloH)uJZ>  
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。 0 4P.p6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $|rCrak;  
={\![{L  
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 DE5d]3B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oN_S}o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #,t2*tM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P`7ojXy  
最后的布局是: w8G7Jy  
                Add LFl2uV"  
              /   \ BQ).`f";d  
            Divide   5 6euR'd^Qi  
            /   \ 1]"D%U=  
          _1     3 2@rp<&s  
似乎一切都解决了?不。 4tbw*H5!5  
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。 [|y`y%  
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。 W&HF?w}s  
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: uPI v/&HA  
)t*S 'R  
template < typename Right > 3Wjq>\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2=jd;2~  
Right & rt) const )>ug{M%g  
  { f#*h^91x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f;e_04K  
} 2j2mW>Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ga]47pQ"F  
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。 d#E(~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。 `Q:de~+AM{  
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。 H~~7~1"x  
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。 >/(i3)  
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? lt }r}HM+  
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: -b@v0%Q2M*  
E7V38Z  
template < class Action > J>><o:~@  
class picker : public Action k}- "0>  
  { mfj4`3:NV  
public : lq;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /7c2OI=\  
  // all the operator overloaded mk#>Dpy?  
} ; r3n=<l!Jr  
&B?@@ 6  
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。 fx]\)0n  
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: ~C%2t{"  
n;e."^5  
template < typename Right > ;7;zhJs1t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n/ui<&(  
  { ,lrYl!,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tm (Q@  
} X(4s;i  
<]Ij(+J;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FgXu1-  
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。 co \[{}}  
"2*G$\  
template < typename T >   struct picker_maker GwTT+  
  { ^`l"'6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; { z-5GH|  
} ; l\q*%'Pe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s@[C&v  
  { f 1sy9nQs  
typedef picker < T > result; 5oVLv4Z9u  
} ; %M|Z}2qv  
L4MxU 2  
下面总的结构就有了: MDMtOfe|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }v_p gatC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 59&T/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ST[2]   
至此链式操作完美实现。 s/r5,IFR  
;b, -$A  
'CP/ymf/a  
七. 问题3 <m?GJuQ'  
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。 *LY~l  
+P>Gy`D9  
template < typename T1, typename T2 > uPa/,"p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `4q5CJ2  
  { 43vGgGW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v_y!Oh?EG  
} 2#>$%[   
..vSL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: o?:;8]sr!  
'"!z$i~G=  
template < typename T1, typename T2 > `,F&y{ A  
struct result_2 s`$NW^']  
  { =gxgS<bde  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4^ d+l.F  
} ; #G'S ve?  
_myg._[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F Q8RK~?`  
这个差事就留给了holder自己。 ?b!CV   
    tebWj>+1c  
bYwI==3  
template < int Order > b@nri5noBm  
class holder; \>*MMe  
template <> YD/B')/ s  
class holder < 1 > jF%)Bhn(  
  { r Iya\z1W  
public : @4 zi]v  
template < typename T > I-RdAVB/Ep  
  struct result_1 D6&mf2'u  
  { FRl3\ZDqrb  
  typedef T & result; 'hwV   
} ; ga4/,   
template < typename T1, typename T2 > e%P+KX  
  struct result_2 #6Efev  
  { _n-VgPRn  
  typedef T1 & result; 3q~":bpAp  
} ; W0+gfg  
template < typename T > 37j\D1Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mQwk!* U  
  { yt/20a  
  return (T & )r; 6%\7.h  
} YtwmlIar`  
template < typename T1, typename T2 > \Dvl%:8   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W~XV  
  { oso1uAOfp  
  return (T1 & )r1; D..{|29,:  
} Ns+)Y^(5  
} ; =yk Rki  
R-r+=x&  
template <> 4*p_s8> >  
class holder < 2 > 9%p7B~}E  
  { O:oU`vE  
public : .u&&H_ UmE  
template < typename T > KKeb ioW  
  struct result_1 SY!`a:It  
  { !SLP8|Cd  
  typedef T & result; C:'WX*W  
} ; ]p4`7@@)*  
template < typename T1, typename T2 > #}[Sj-Vp  
  struct result_2 ^%K1R;  
  { >,w\lf9  
  typedef T2 & result; rh:s 7  
} ; A%NK0j$;}  
template < typename T > 1M%{Uqsd-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G"T;l"TAt8  
  { ,\sR;=svK  
  return (T & )r; w6WGFQ_%  
} R`Ys;g/!  
template < typename T1, typename T2 > <;$Sa's,LE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :wv :#EaH  
  { _1w.B8Lyz@  
  return (T2 & )r2; E)&NP}k-P  
} 1=9qAp;?o  
} ; Lu8%qcC  
nhVK?  
TnvHO_P,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kbIY%\QSO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JEK%yMj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F"B<R~  
Sa h<sb=  
return l(i, j) = r(i, j); }$&T O$LX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0UM@L }L  
K^z5x#Yj  
  return ( int & )i; Y0P}KPD  
  return ( int & )j; bl:a&<F  
最后执行i = j; ZXssvjWQV}  
可见,参数被正确的选择了。 4*N@=v  
[3{:H"t  
M(.uu`B  
/?.r!Cp  
JqVBT+:  
八. 中期总结 _H^^2#wc/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3oppV_^JdT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /ctaAQDUh\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |?;"B:0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ohQz%?r  
YO.`l~ v  
K%[}[.cW  
1}n)J6m  
)M&Azbu  
}2iKi(io*  
九. 简化 WL)_8!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #"=yQZ6Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nU?Xc(Xy  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {L-{Y<fke  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wRV`v$*6  
  +-*/&|^等 %mB!|'K%  
2. 返回引用。 C)&gL=O*$  
  =,各种复合赋值等 *hk{q/*Qw  
3. 返回固定类型。 k2_6<v Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MQ9M%>  
4. 原样返回。 ,z0~mN  
  operator, ~L \(/[  
5. 返回解引用的类型。 gNEzlx8A  
  operator*(单目) H649J)v+m  
6. 返回地址。 evndw>  
  operator&(单目) t(z(-G|&  
7. 下表访问返回类型。 ^V XXq  
  operator[] n7`.<*:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Sq?6R}q%  
  operator<<和operator>> >n$E e J  
;4S [ba1/  
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。 ?v)"%.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $X.'W\o|  
(zM+7tJH  
template < typename Left > 43}&w.AS  
struct value_return \0*yxSg,^  
  { >PTu*6Z  
template < typename T >  eo<~1w  
  struct result_1 `F- Dd4B  
  { *FLTz(T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r0Y?X\l*  
} ; R uFu,H-  
U47k5s(J  
template < typename T1, typename T2 > ^)C$8:@  
  struct result_2 9sO{1rF  
  { pxCGE[@`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I).^,%>Z)  
} ; wEo-a< (  
} ; ]mO+<{{4X  
 jKb=Zkd  
d9[6kQ]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0()9vTY+  
Skk3M?  
下面我们来剥离functor中的operator() VvM U)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tl/Dq(8JH  
^Lg{2hjj  
return l(t) op r(t) soQv?4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !Lg}q!*%>V  
return op l(t) n_xQSVI0F  
return op l(t1, t2) .2(@jx,[  
return l(t) op >ihe|WN  
return l(t1, t2) op  ZZFI\o  
return l(t)[r(t)] HZr/0I?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =DF@kR[CH"  
|$|nV^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: @h7GTA \  
单目: return f(l(t), r(t)); ]uj.uWD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tm~#wL +r  
双目: return f(l(t)); U*qK*"k  
return f(l(t1, t2)); !Pi? !  
下面就是f的实现,以operator/为例 u UVV>An  
v\?\(Y55Y  
struct meta_divide c;t(j'k`  
  { eed\0  
template < typename T1, typename T2 > ["#A-S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @x-GbK?  
  { o7 -h'b-  
  return t1 / t2; C"m0"O>  
} tpx3:|  
} ; <,]CVo  
n]ppO U|[  
这个工作可以让宏来做: c&I,eds  
4iPua"8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z_,]fd=o  
template < typename T1, typename T2 > \ ! ,(bXa\^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dXK~ Z:  
以后可以直接用 W%jX-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IDk:jO  
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 TeN1\rA,  
(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。。。) # V9hG9%8  
S>ylAU;N  
.pu`\BW>  
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 Uf]Pd)D  
fPk9(X;G!p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b8b PK<  
class unary_op : public Rettype ``YL] <<  
  { B43#9CK`o  
    Left l; U-]PWt?C{  
public : %},S#5L3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PK`(qK9  
XY t8vJ  
template < typename T > HI?~t| [y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JpHsQ8<  
      { j BQqpFH9  
      return FuncType::execute(l(t)); gZ=9Y:$  
    } ]#7Y @Yo  
4[EO[x4C  
    template < typename T1, typename T2 > v%8-Al^G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;0X|*w1JO  
      { FLnAN;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wM&x8 <  
    } fvBC9^3  
} ; me`$5Z`  
?28GQyk4  
>dC(~j{  
同样还可以申明一个binary_op b%~3+c  
ZT-45_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VflPNzixb!  
class binary_op : public Rettype b+j_EA_b  
  { i$ZpoM  
    Left l; Zz*mf+  
Right r; Ky~~Cd$  
public : +5}T!r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |(w#NE5  
;<)-*?m9  
template < typename T > C"|_j?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ghO//?m  
      { N{z(|2{A#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P:h4  
    } ^d $e^cU  
iuk8c.TAR  
    template < typename T1, typename T2 > mS;Q8Crh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r_<i*l.  
      { V^5k> `A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OuIW|gIu0  
    } cz~11j#  
} ; Ecl7=-y  
" 7g8 d  
[Ik B/Xbw|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .;v'oR1x5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o>rlrqr?_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aTL7"Myp  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  hahD.P<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  SSM> ID  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @:&dOqQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ..{^"`FQ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^p%+rB.j[  
下面是修改过的unary_op jP6G.aiO  
tfIBsw.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B-p5;h>  
class unary_op 7 ,~Krzv  
  { ,ui'^8{gK  
Left l; WG=r? xE  
  Jj!tRZT  
public : 5:3$VWLa <  
krY.Cc]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WjxBNk'f  
{"AYOc>2|  
template < typename T > :H:}t>X6Vo  
  struct result_1 /*2W?ZM~H  
  { q$*_C kT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8$tpPOhzb  
} ; ]1$AAmQH  
Vk=<,<BB  
template < typename T1, typename T2 > 3>3ZfFC  
  struct result_2 m`0{j1K  
  { EGO@`<"h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tD482Sb=  
} ; U,}T ]J  
T $]L 5  
template < typename T1, typename T2 > dOgM9P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ptL}F~  
  { 'QS~<^-j"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); APm[)vw#f  
} } j@@  
\>k#]4@rp  
template < typename T > |L-juT X9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (D3m5fO  
  {  .5r0%  
  return OpClass::execute(lt(t)); T1 .@Tbbt  
} -mdPqVIJn:  
`erQp0fBM  
} ; .f<,H+m^  
/P}tgcs  
:iiTz$yk  
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 pODo[Rkq  
好啦,现在才真正完美了。 ~OfKn1D  
现在在picker里面就可以这么添加了: wWswuhq<  
O@&I.d$  
template < typename Right > U.jMK{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I4ct``Di  
  { <xz-7EqbwX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P?ol]MwaB  
} z1A-EeT  
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。 !.N=Y;@lY  
;8kfgp M_  
@}RyW&1Z  
QCnVZ" !(  
Y0'^S<ox  
十. bind #Jb$AA! z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :|( B[  
先来分析一下一段例子 +& Qqu`)?F  
@2O\M ,g5  
GUZi }a|=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?E+XD'~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;!Bkk9r"H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !9Xex?et  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 c67!OHumP  
我们来写个简单的。 cne[-E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sTYl' Ieg  
对于函数对象类的版本: 1 SZa\ ][@  
5n#&Hjb*F0  
template < typename Func > GoXHVUyp  
struct functor_trait Z)~4)71Y:  
  { EFOQ;q  
typedef typename Func::result_type result_type; 0nn# U  
} ;  =7@  
对于无参数函数的版本: zj4JWUM2  
Etk<`GRfA  
template < typename Ret > +fmZ&9hFNJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9 f+7vCA  
  { rbWFq|(_  
typedef Ret result_type; =^}2 /vA  
} ; 7%WI   
对于单参数函数的版本: evP`&23tP  
]t<%>Z$  
template < typename Ret, typename V1 > h@8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W`kgYGnFG  
  { AS ul  
typedef Ret result_type; v]sGdZ(6-  
} ; 3M`J.>  
对于双参数函数的版本: ea/6$f9^  
yK;I<8+>_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X} 8U-N6)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $S/ 8T  
  { =="SW"vNi  
typedef Ret result_type; uEY5&wX`  
} ; ,;}RIcvQV  
等等。。。 (~4AG \  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =cY]cPO  
n9ih^H  
template < typename Func > H2p;J#cv@  
struct func_return q3t@)+l>*  
  { uWQ.h ,  
template < typename T > ==9Ez  
  struct result_1 l0V@19Ec  
  { co|0s+%PBq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *QJ/DC$  
} ; P nDZi  
FUqiP(A  
template < typename T1, typename T2 > HC$cK+,ZU}  
  struct result_2 C2T,1=  
  { )c_ll;%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _\zf XHp  
} ; JKGZ0yn  
} ; 9:>vl0  
yo=d"*E4^  
mbK$Wp#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %G*D0pE  
3]Mx,u  
template < typename Func, typename aPicker > zjS<e XLs[  
class binder_1 EWi@1PAZK  
  { ?T&D@Ohsx  
Func fn; sh RvwE[  
aPicker pk; r}w 9?s^rB  
public : LGkKR{ep(  
'aJ?Syn  
template < typename T > ?T"crX  
  struct result_1 ]  D(3   
  { bE{`g]C5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l;fH5z  
} ; %]` WsG  
pD9c%P  
template < typename T1, typename T2 > +J}M$e Q  
  struct result_2 8,Z0J  
  {  u[u=:Y+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ))vwofkw4  
} ; l%O-c}X  
3`y:W9!u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iJK9-k~  
I <7K^j+5:  
template < typename T > d>}%A ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _<8y^ymo  
  { J&?kezs  
  return fn(pk(t)); S;C3R5*:  
} POf \l  
template < typename T1, typename T2 > YZ}gZQ.A0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /\.kH62  
  { 4#T'Fy].  
  return fn(pk(t1, t2)); aVlHY E  
} ?!ig/ufZ  
} ; ,DjZDw  
VmW_,  
T &1sfS,  
一目了然不是么? E_z@\z MB  
最后实现bind Zo` ^pQS  
)xeVoAg  
7hc(]8eP  
template < typename Func, typename aPicker > BBDOjhik  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hf '3yEm  
  { X$aMf &x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )c*~Y=f  
} z t1Q_;  
W$&Q.Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6 B )   
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。 ]PFc8qv{  
fAK  
十一. phoenix ]lo O5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: er_aol e  
W{`;][  
for_each(v.begin(), v.end(), ;pNfdII(  
( (- uk[["3  
do_ a36<S0R  
[ 9:Y\D.M  
  cout << _1 <<   " , " 4-\a]"c  
] SOm~];[  
.while_( -- _1), nD_g84us  
cout << var( " \n " ) {|fA{ Q_R  
) NO&OuiN  
); q&+GpR  
6*e:ey 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: 7J _H Ox#  
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 |^=`ln!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Djzb#M'm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1osI~oNZ  
\l:n  
f?]cW h%  
template < typename Cond, typename Actor > )z aMycW  
class do_while Vq*p?cF .  
  { @U&|38  
Cond cd; GV9"8M Z6  
Actor act; .sLx6J%  
public : @{a(f;  
template < typename T > oyHjdPdY#  
  struct result_1  j>6{PDaT  
  { H;^6%HV1  
  typedef int result_type; mr*zl*  
} ; \+,jM6l}-  
BKIt,7j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n4:WM+f4  
5W'T7asOh  
template < typename T > R_^:<F0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :( `Q4D~l  
  { .{Xi&[jw  
  do k~?@~xm,R  
    { Awj`6GeJ  
  act(t); f_ ::?  
  } -Ju!2by  
  while (cd(t)); xGA%/dy,;  
  return   0 ; -0W;b"]+A  
} +n0y/0Au  
} ; SZgH0W("L  
]t,ppFC#  
qn<~ LxQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^Ab|\ 5^3  
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。 Oz+>I ^Q  
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。 ]!f=b\-Av  
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。 # OJD<=")  
下面就是产生这个functor的类: ";jhj:Xj  
7~IAgjo,@  
ICGBU>Db  
template < typename Actor > FNUue  
class do_while_actor dkXK0k  
  { T# 8O:  
Actor act; s^ 6S{XJ  
public : +>s[w{Svy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F`3I~(  
rUj]6j=e  
template < typename Cond > WUHijHo5(8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UE(%R1Py  
} ; 9@!`,Co  
[1s B  
Y+D#Dv |  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <)rol  
最后,是那个do_ Oh|Hy/&6W  
j/9'L^]  
a.q=  
class do_while_invoker SL*B `P~{  
  { #"TTI vd0  
public : 1(m8 9C[  
template < typename Actor > nzU@}/A/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ATwPfo8jx@  
  { KF-n_:Bd+  
  return do_while_actor < Actor > (act); E")82I  
} GU_R6Wt+  
} do_; -{ZRk[>Z  
<Q%\ pAP}b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (pAGS{{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lwa  
最后来说说怎么处理break和continue Yw./V0Z{@  
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。 '(ql7  
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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