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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xJ%b<y{@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <"CG%RGP  
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, |U$oS2U\m  
(XT^<#Ga  
+YhTb  
g<KBsz!{  
  class filler +S|y)W8  
  { E](Ood  
public : w0moC9#$?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1h]Dc(Oc#=  
} ; "xS",6Sy  
wamqeb{u  
LtH;#Q  
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: Yk<?HNf  
&e_M \D  
p%J,af  
V|xR`Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0_qqBL.4  
=5^L_, 4c2  
a+zE`uY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K*;=^PY  
X"8Jk 4y  
E'Egc4Z2=l  
x1+8f2[  
二. 战前分析 H*yX Iq:  
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。 PWLMux  
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 >F,~QHcz  
v"_hWJ)  
(sO;etW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YG?W8)T  
  /* --------------------------------------------- */ <+sv7"a  
vector < int *> vp( 10 ); #(bMZ!/(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `6 lc]r  
/* --------------------------------------------- */ Hc^b}A y7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lh~!cOm\=E  
/* --------------------------------------------- */ 7u\^$25+h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T\8|Q @  
  /* --------------------------------------------- */ ,+,""t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 49_b)K.tB  
/* --------------------------------------------- */  z{``v|K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6!Ji-'\"  
;2)@NH  
K-k;`s#  
C#>c(-p>RC  
看了之后,我们可以思考一些问题: zWB>;Z}  
1._1, _2是什么? \|DcWH1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 292e0cE  
2._1 = 1是在做什么? &c ayhL/%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  5ah]E  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o*I=6`j  
2HkP$;lED  
e}kEh+4  
三. 动工 yWF DGk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gHvxmIG  
/S\P=lcb  
1/6G&RB  
%{&yXi:mS  
template < typename T > Po(9BRd7  
class assignment \ tF><  
  { rMfp%DMA  
T value; Mh[;E'C6  
public : o}7`SYn  
assignment( const T & v) : value(v) {} {Z1j>h$  
template < typename T2 > V8`t7[r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MPT*[&\-  
} ; 2m[z4V@`  
t~Cul+  
z[}[:H8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =+'4u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rC[*x}  
@lDoMm,m'  
j5G8IP_Wx  
<8+.v6DCd  
  class holder ~H7m7  
  { +VI2i~  
public : (.m0hN!~u  
template < typename T > oh:g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t]2~aK<]  
  { @iS(P u  
  return assignment < T > (t); Qg<_te)\  
} ujmO'blO  
} ; q *mNVBy  
: JD% =w_  
k)1K6ug  
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: j0Kj>  
nRPy)L{  
  static holder _1; [- a2<E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %'%ej^s-R  
75jq+O_:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MU<Y,4/k  
而不用手动写一个函数对象。 4! XB?-.  
O!\P]W4r$  
ZXFM_>y 5  
506B =  
四. 问题分析 zVd2kuI&?  
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。 U_wn/wcLS  
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}cpYjnH8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K;sH0*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cuB~A8H#}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w\:-lXw  
0V1)ou84'  
五. 问题1:一致性 /![S 3Ol  
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?| [YpSmEn}Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?76Wg::  
C;1A$]bk  
struct holder %r=uS.+hrF  
  { gah3d*d7  
  // P|!GXkS  
  template < typename T > 'u@ )F`  
T &   operator ()( const T & r) const (Ub=sC  
  { SsIy;l  
  return (T & )r; {Uz@`QO3  
} 9gZMfP  
} ; w-C ~ Ik  
Vl%AN;o  
这样的话assignment也必须相应改动: 1`^l8V(  
aEo!yea  
template < typename Left, typename Right > o8-BTq8  
class assignment {Kx eH7S  
  { w4Qqo(  
Left l; [2pp)wq  
Right r; 6iV jAxR  
public : '_lyoVP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' Ph  
template < typename T2 > 5bYU(]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &=Gz[1 L  
} ; WS/^WxRY  
n#uH^@#0  
同时,holder的operator=也需要改动: 3l_Ko %qS  
`MA ee8u'  
template < typename T > X/ gIH/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gbsRf&4h  
  { y>Zvose  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ! @{rk p  
} 1P. W 34  
W=c7>s0>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Nwr.mtvh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )@09Y_9r  
X^r5su?  
return l(rhs) = r; Y9Q-<~\z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 SpPG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: an_qE}P  
kTb.I;S  
template < typename Tp > <W~5;m  
class constant_t (o~f6pNB,  
  { bY|%ois4  
  const Tp t; #+N\u*-S  
public : es]\ xw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (~:k70V5  
template < typename T > dIQ7u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XKp.]c wP  
  { :y==O4  
  return t; ]sjYxe  
} =2] .G Gg  
} ; dB+x,+%u+  
]W7(}~m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a/;u:"  
下面就可以修改holder的operator=了 Y]/(R"-2G  
q>/# P5V  
template < typename T > 8Y*SZTzV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fh9%5-t:J  
  { l>`N+ pZ$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R $HI JM  
} .=~beTS'Vo  
_IuEa\>  
同时也要修改assignment的operator() +6|Ys  
b Gq0k&  
template < typename T2 > @=,2{JF*6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A ${b]  
现在代码看起来就很一致了。 @'C f<wns  
8ar2N)59  
六. 问题2:链式操作 jIv%?8+%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  *Dtwr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 nr*~R-,\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 DeE-M"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %lNv?sWb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s `HSTq2  
E/|]xKG  
template < typename T > }hrLM[  
struct result_1 s\i=-`  
  { &sR=N60n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0@d)DLM?  
} ; xx0s`5  
qg#TE-Y`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: lc>)7UF  
x|i"x+o  
template < typename T > Qmle0ae  
struct   ref Uhfm@1 cz&  
  { #mlTN3   
typedef T & reference; Zq=t&$*  
} ; M[$(Pu  
template < typename T > Qna ^Ry?6)  
struct   ref < T &> (mz5vzyw  
  { Z)EmX=  
typedef T & reference; mt3j- Mw  
} ; &o{I9MD  
La48M'u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pW7vY)hj  
K&0op 4&  
template < typename T > [R CUP.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |!{Q4<  
  { OLUQjvnU  
  return l(t) = r(t); ?#!Hm`\.  
} hO(8v&ns3  
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。 ot]eaad  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Tl5K'3  
ljVtFm<  
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 8*kZ.-T B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t5mI)u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wLC!vX.S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =MDir$1Z  
最后的布局是: |7]7~ 6l  
                Add A!Zjcp|  
              /   \ J2Y-D'*s  
            Divide   5 | qtdmm  
            /   \ Yh_H $uW  
          _1     3 4*MjDb  
似乎一切都解决了?不。 yi<&'L;   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *@o@>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9C}Ie$\  
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: <h|XB}s+  
)hm U/E@  
template < typename Right > BT;hW7){9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yjs5=\@  
Right & rt) const 4O_z|K_k|  
  { eO;i1>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'ah|cMRn  
} ta"/R@ k*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^@ s!"c  
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。 5x?eu n  
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。 6l&m+!i  
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。 W[PZQCL}K)  
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。 .z&V!2zp  
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? 6} "?eW  
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: 4 r#O._Z  
D 7 l&L  
template < class Action > }MP2)6  
class picker : public Action 9UTWq7KJ  
  { #S2LQ5U  
public : i@e.Uzn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c:I1XC  
  // all the operator overloaded X<@ytHBv  
} ; zrk/}b0j  
3Gq Js  
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。 GjZ@f nF  
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: ya5a7  
$_ub.g|  
template < typename Right > HVz-i{M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .O @bX)  
  { b7R#tT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WI9'$hB\  
} >0)E\_ u  
Ug^C}".&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hb 'fEo r  
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。 Y<TlvB)w  
+4\JY"oi  
template < typename T >   struct picker_maker *LcLYxWo  
  { zr@Bf!VG:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N%;Q[*d@/  
} ; %(;jx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P]!$MOt  
  { Tj*o[2mD  
typedef picker < T > result; ]_I<-}?;  
} ; %\N.m/5  
A}C&WT~  
下面总的结构就有了: <y'B !d#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 jjBcoQU$o  
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。 ?"+' OOqik  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8F($RnP3  
至此链式操作完美实现。 Lv,~Mf1|  
7c!oFwM  
~6U@*Svk  
七. 问题3 3Zg=ZnF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S;NChu?8  
Rg)\o(J  
template < typename T1, typename T2 > yGgHd=?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `}k!SqG  
  { 9 pE)S^P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %8`zaa  
} 95(c{ l/  
mmY~V:,Kd  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: JiZ9ly( G  
;nLQ?eS\  
template < typename T1, typename T2 > (HLy;^#R  
struct result_2 !? ?Cxs'  
  { lnbw-IE!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V'c9DoSRI\  
} ; Fdd$Bl.&XS  
8"wA8l.  
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? H(Mlf  
这个差事就留给了holder自己。 iJ42` 51  
    tnqW!F~  
hw_7N)}  
template < int Order > ./kmI#gaV  
class holder; y[q W>  
template <> h 7kyz  
class holder < 1 > Wr`=P,  
  { !IoD";Oi  
public : }llzO  
template < typename T > pX6T7  
  struct result_1 T7m rOp  
  { ^]'p927  
  typedef T & result; *-Lnsi^7v  
} ; E1 *\)q  
template < typename T1, typename T2 > &gF{<$$  
  struct result_2 S) V uT0  
  { cgYMo{R3  
  typedef T1 & result; 9rB^)eV  
} ; )[9L|o5D  
template < typename T > 5 W(iU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ul@ZCv+  
  { mwbkXy;8  
  return (T & )r;  .^@+$}   
} WSDNTfpI  
template < typename T1, typename T2 > _<;#=l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ++,mM7a  
  { ZeWHSU  
  return (T1 & )r1; TuIeaH%x  
} 8i-?\VZD  
} ; j])iyn~-Ke  
!SJmu}OB]  
template <> cJ]`/YJ  
class holder < 2 > ./#K@V1  
  { Y+/ofk "  
public : v8*ZwF  
template < typename T > ~l6e&J  
  struct result_1 ,wO5IaV  
  { SKLQAE5  
  typedef T & result; Y141Twjvd  
} ; 54uTu2  
template < typename T1, typename T2 > J)(]cW.  
  struct result_2 b${Kj3(  
  { 1}[\@n+b  
  typedef T2 & result; H _3gVrP_  
} ; Syp|s3u;  
template < typename T > h^hEyrJw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wk9tJ#}  
  { U45/%?kE)  
  return (T & )r; 2d.I3z:[  
} % Pa-fee  
template < typename T1, typename T2 > `9K'I-hv<8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _tjFb_}Q  
  { 5R"b1  
  return (T2 & )r2; C dZ;ZR  
} &~E=T3  
} ; DT9i<kl  
C 2oll-kN  
^D.B^BR  
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> >。 !+>yCy$~_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~PlwPvWo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5I&^n0h|&  
[&{"1Z  
return l(i, j) = r(i, j); +nJ}+|@K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G)<k5U4  
\re.KB#R  
  return ( int & )i; "A/kL@-C  
  return ( int & )j; , R^Pk6m>  
最后执行i = j; Ccc6 ko_  
可见,参数被正确的选择了。 )@K|Co  
Z@ I%ppd  
nosEo? {  
m};_\Db`  
-w@fd]g  
八. 中期总结 PA5g]Tz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `J-"S<c?_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]/$tt@h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'rR\H2b   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;m`I}h<  
}kOhwT8sI  
~{5%~8h.0r  
Fa/i./V2  
jzPC9  
CJu;X[6  
九. 简化 gdT^QM:y4$  
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。 x_@ev-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fmSw%r|pT  
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: \C<rg|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }`_2fJ6  
  +-*/&|^等 "lz!'~im  
2. 返回引用。 yTDoS|B+)  
  =,各种复合赋值等 "(C }Dn#  
3. 返回固定类型。 e<C5}#wt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /FYa{.Vlr  
4. 原样返回。 qp{NRNkQ  
  operator, ;3?M?E/$s  
5. 返回解引用的类型。 R K'( {1  
  operator*(单目) )(ma  
6. 返回地址。 Gf%o|kX]  
  operator&(单目) `8y &  
7. 下表访问返回类型。 k~vmHb  
  operator[] F~DG:x~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F2:7UNy,  
  operator<<和operator>> u8W*_;%:  
$ o t"Du  
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。 K^w9@&g6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #g|j;{P  
#Se  
template < typename Left > /=3g-$o{`  
struct value_return Ha/\&Z(  
  { q7)$WXe2LM  
template < typename T > _ssHRbE  
  struct result_1 NeK:[Q@je  
  { i#-Jl7V[a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #dl8+  
} ; ow$#kQ&R O  
Tbwq_3f K  
template < typename T1, typename T2 > n >eIQaV  
  struct result_2 +}Q4 g]M8  
  { 8n73MF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #m M&CscE  
} ; oVhw2pKpM  
} ; 4sJx_Qi  
Y^!40XjrD  
9iOlR=-*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \u/5&[;  
5Px.G*  
下面我们来剥离functor中的operator() IB?A]oN1{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xt7'clr  
'&9 a%  
return l(t) op r(t) z`Q5J9_<cV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  $}F]pa[  
return op l(t) g9 yCd(2<5  
return op l(t1, t2) ^Qr P.l#pZ  
return l(t) op cPN7^*  
return l(t1, t2) op EjF}yuq[  
return l(t)[r(t)] CVUJ(D&Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1uH\Bn]p?  
SP*5 W)6  
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: ,AD| u_pP  
单目: return f(l(t), r(t)); M\<!m^~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u+R?N% EKP  
双目: return f(l(t)); B`WfJ2*2  
return f(l(t1, t2)); =L=#PJAPj  
下面就是f的实现,以operator/为例 '^J/aV  
000 $ZsW?  
struct meta_divide ~d%Q1F*,=  
  { m3XH3FgKz  
template < typename T1, typename T2 > (Q4_3<G+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y-@!, @e  
  { g764wl  
  return t1 / t2; HcVPJuD  
} I{AU,  
} ; "TV.$s$.  
C>u 3n^  
这个工作可以让宏来做: PRLV1o1#  
ljis3{kn""  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bOFLI#p&  
template < typename T1, typename T2 > \ 0 iE).Za0g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eHJ7L8#  
以后可以直接用 b{ozt\:M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ."^dJ |fN  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2%<jYm#'z-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }?~uAU-  
O}`01A!u;  
-#o+x Jj  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 b(yO  
[!q&r(-K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6^aYW#O<Ua  
class unary_op : public Rettype ~ghz%${`  
  { '-S&i{H  
    Left l; ^(\Gonf<  
public : StDmJ]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W@C56fCa  
d-<y'GYw  
template < typename T > h.9Lh ;j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oe*&w9Y}&  
      { yki k4MeB  
      return FuncType::execute(l(t)); ^sOm7S{  
    } Fp6Y Y  
{l11WiqQH  
    template < typename T1, typename T2 > =zjUd  5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$W#Q\<*#r  
      { w.Vynb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L@_">' pR  
    } &+j^{a  
} ; (rG1_lUDu  
4QN;o%,  
 b:QFD|  
同样还可以申明一个binary_op ThlJhTh<%4  
_tReZ(Vw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pu:D/2R2;k  
class binary_op : public Rettype sBb.Y k  
  { 1a$V{Eag  
    Left l; 5y3TlR  
Right r; Crhi+D  
public : /8MQqZ C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # VV.[ N  
$048y X 7M  
template < typename T > KYu(H[a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y+ Z9IiS7  
      { $ tNhwF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "k<:a2R  
    } 1 (i>Vt.+  
6{$dFwl  
    template < typename T1, typename T2 > k2uiu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U+"=  
      { `zp2;]W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MH.,s@  
    } bX H^Bm  
} ; 0#[f2X62B  
VDKS_n  
Uo}&-$B  
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 D i'u%r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <gdgcvd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k<| l \]w  
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。 KF_Wu}q d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^A[`NYK  
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。。。 '98h<(@]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8}{o2r@  
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) d `kM0C  
下面是修改过的unary_op HD)HCDTX  
~J-|,ZMd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =_=Z;#`cXk  
class unary_op b_jZL'en  
  { eqZ+no  
Left l; -+rF]|Wi  
  !Gp3/<"Wy$  
public : _`_IUuj$E  
!e'0jf-~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O_Rcd&<mr  
U[QD!  
template < typename T >  aoDD&JE  
  struct result_1 7+a%ehwU  
  { F>QT|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `f+8WPJPZ  
} ; d BMe`hM)  
= b<<5N s  
template < typename T1, typename T2 > N4H+_g|  
  struct result_2 Yc82vSG'  
  { WYC1rfd=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; As+;qNO  
} ; N 2"3~  #  
W/r mm*  
template < typename T1, typename T2 > uR ;-eK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 48 CI8[T  
  { 7p.h{F'A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ok>(>K<r  
} P$3=i`X!nw  
VL7S7pb_  
template < typename T >  C5+`<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const So=nB} b[?  
  { <.WM-Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); zNny\Z  
} %A62xnX  
,xYsH+ybA  
} ; DMQNr(w{!2  
(~Uel1~@  
(.,'}+1  
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 P-+M,>vNy[  
好啦,现在才真正完美了。 {zz6XlKPj  
现在在picker里面就可以这么添加了: lU $4NU wM  
FKox0Jmh=  
template < typename Right > @?Gw|bP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l+2cj?X  
  { o8'Mks  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V5O=iMP  
} ySQ-!fQnP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 fJWxJSdi  
rg5]`-!=  
R3j#WgltP  
m-ph}  
[v0ri<sm  
十. bind "J pTE \/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {?*<B=c  
先来分析一下一段例子 G#w^:UL  
i_=?eUq%q/  
F#1 Kk#t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1l+kO,X]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5L-lpT8P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [0u.}c;(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .Iw ur;/\  
我们来写个简单的。 .?rbny  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _ }E-~I>  
对于函数对象类的版本: %j'G.*TD  
#2Pr Gz]  
template < typename Func > h `\$sT!Z  
struct functor_trait nn@^K6  
  { 7m:|u*ij2~  
typedef typename Func::result_type result_type; o_Jn_3=  
} ; ]C16y. ~e  
对于无参数函数的版本: 9- xlvU,o  
mRhd/|g*  
template < typename Ret > 7fju  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t7w-TJvP  
  { ~u /aOd  
typedef Ret result_type; q=6Cc9FN  
} ; yo\N[h7  
对于单参数函数的版本: gA~20LSt  
K(nS$x1G  
template < typename Ret, typename V1 > C4QeDvpI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >4n+PXRXX  
  { ;rB6u_5"I.  
typedef Ret result_type; jR{-  
} ; Rx6l|'e  
对于双参数函数的版本: TB7>s~)47E  
gq'>6vOj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v B h;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Go>wo/Sb  
  { BBHK  
typedef Ret result_type; *16<M)7  
} ; '|l%rv  
等等。。。 Bo`Tl1K#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {=3J/)='  
X'fuF2owd  
template < typename Func > -S"5{N73  
struct func_return X E|B)Q(  
  { Zg V~W#t  
template < typename T > &v^!y=Bt  
  struct result_1 <9P4}`%)3  
  { M|\^UF2e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o#qH2)tb  
} ; CRH{E}>  
#6Jc}g< ?g  
template < typename T1, typename T2 > 9G0D3F  
  struct result_2 s\[LpLt  
  { KZ=u54  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &V'519vmoZ  
} ; CuH2E>wz  
} ; !fY7"E{%%  
[SVhtrx|%  
^Ye\u1n4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l)4O .*  
%$@1FlqX;  
template < typename Func, typename aPicker > .%=V">R  
class binder_1 qn B<k,8T  
  { N]NF\7(  
Func fn; N XpmT4  
aPicker pk; 2 {bhA5L  
public : bS.s?a  
33Jd!orXU  
template < typename T > JVtQ ,oZ  
  struct result_1 ~ 9GOk;{~&  
  { |0`hE;Kt7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C5xag#Z1  
} ; zuSq+px L@  
R}8XRe  
template < typename T1, typename T2 > /F.Wigv  
  struct result_2 ,P{mk%=9  
  { $ a?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f-Jbs`(+  
} ; )qL&%xz  
 qve ./  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H`~;|6}]n  
x2co>.i  
template < typename T > ,~COZi;R.D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zN#*G i'  
  {  UXT p  
  return fn(pk(t)); ~C-,G"zw&G  
} )VSwT x&  
template < typename T1, typename T2 > +TK3{5`!Ae  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !\FkG8  
  { .`jo/,?+O  
  return fn(pk(t1, t2)); tF*szf|$-  
} -w1@!Sdd  
} ; J'b<z.OW  
> _ <'D  
@@@=}!<H=  
一目了然不是么? =pcF:D#+  
最后实现bind .%}?b~  
7tNc=,x}  
rq sdE  
template < typename Func, typename aPicker > `:e U.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -&|: 0#@P  
  { {`(>O"_[Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {o0qUX>[  
} ^Dg <Ki  
M*sR3SZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mMSh2B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \\06T `  
\P;rES'  
十一. phoenix o!OMm!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f$.?$  
FS6<V0pil  
for_each(v.begin(), v.end(), +uo{ m~_4  
( &gtG~mp<L  
do_ k'T^dY&c  
[ :Zt2'vcGpf  
  cout << _1 <<   " , " &;E5[jO^D  
] >5hhd38  
.while_( -- _1), (@r `$5D.b  
cout << var( " \n " ) .1yT*+`  
)  7I=C+  
);  J@_ctGv  
%' $o"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T f4tj!t-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <q (z>*-e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p =(@3%k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2o3EHZ+]cm  
)@gZ;`n  
mO*^1  
template < typename Cond, typename Actor > ehNzDr\s  
class do_while tz^/J=)"  
  { Y^KTkS0D  
Cond cd; : i~W } r  
Actor act; {2&m`D bm  
public : JIm4vS  
template < typename T > T!RT<&  
  struct result_1 9Fo fr  
  { ke_ [  
  typedef int result_type; `'I{U5;e  
} ; ]:(W_ qEA  
omSM:f_~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "{D6J809  
|4(~%| 8{  
template < typename T > NTo!'p:s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vb Y3;+M>  
  {  6e,xDr  
  do .IarkeCtb  
    { 7O5`v(<9n>  
  act(t); 5U`ZbG  
  } oF]cTAqhC.  
  while (cd(t)); |re}6#TgcT  
  return   0 ; 2P#=a?~[  
} #KxbM-1=  
} ; e~l#4{w  
;U9J++\d<A  
5xCT~y/a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (*p , T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]rehW}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 sRSz}]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o*WY=  
下面就是产生这个functor的类: dCyqvg6u  
(8$k4`T>  
1MlUG5  
template < typename Actor > !RB)_7  
class do_while_actor <"N_j]wD  
  { s m,VYYs  
Actor act; 4y:]DC"  
public : kOO Gw:/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q?b14]6im  
Fm\"{)V:b  
template < typename Cond > in+}/mwfC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x8Loyt_C  
} ; {S/yL[S.  
6!x&LoM  
vo>d!rVCV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `?T#Hl>j  
最后,是那个do_ d) f@ 5/<  
Y3.$G1{#0w  
PZxAH9 S?  
class do_while_invoker Kl7WQg,XOi  
  { PyVC}dUAX  
public : %^sTU4D5  
template < typename Actor > 1"Z@Q`}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4iA Z+l5&  
  { 'c2W}$q  
  return do_while_actor < Actor > (act); =4V&*go*\  
} *B`Zq)  
} do_; gE#>RM5D  
4[Z\ ?[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? glDcUCF3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v+p {|X-  
最后来说说怎么处理break和continue 0a8/B>  
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。 {3;AwhN0H  
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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