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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }k| g%H J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 | +fwvi&a  
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, phmVkV2a;#  
P#v^"}.Wd  
"f<#.}8  
=1IEpxh%  
  class filler ?yf_Dt  
  { =E1tgrW  
public : {KsVK4\r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QY6O(=  
} ; Yw1Y-M  
8F)=n \  
NA\x<  
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: +[_gyLN<5b  
?uig04@3  
yi|:}K$  
s&0*'^'O[S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j3LNnZY  
u]0!|Jd0  
I:HV6_/^-G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @ct#s:t  
#r(a~  
c8q G\\t[  
F'XlJ M  
二. 战前分析  tI'e ctn  
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。 \QiqcD9Y  
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 _Qg{ ;  
aoK4Du{  
Txu>/1N,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aX]y`  
  /* --------------------------------------------- */ Lg b  
vector < int *> vp( 10 ); jOtzx"/)rE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6# R;HbkO  
/* --------------------------------------------- */ :/~_sJt C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  XtR`?  
/* --------------------------------------------- */ eWw y28t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }FZp 840  
  /* --------------------------------------------- */ g&P9UW>qS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -: C[P  
/* --------------------------------------------- */ [RW, {A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F=V oFmF@  
a0 qj[+  
0O_E\- =  
Q6xgLx[  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;=#qHo9k1%  
1._1, _2是什么? Xz" JY  
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。 9'l.TcVm`,  
2._1 = 1是在做什么? kr6:{\DU:B  
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。 |NXFla  
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。 ypxC1E  
S;BP`g<l=  
IG>>j}  
三. 动工 CO7CNN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %$^$'6\77  
X=\x&Wt  
{<"[D([  
uz8nRS s  
template < typename T > %bN"bxv^  
class assignment UX?X]ZYVR  
  { "1AjCHZ  
T value; :3:)E  
public : %uF:)   
assignment( const T & v) : value(v) {} ayHn_  
template < typename T2 > *SWv*sD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;>sq_4_  
} ; []!tT-Gzy  
cz$c)It  
WtMcI>4w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cS+?s=d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v#w4{.8)  
&MBOAHhze  
I)qKS@  
(Jm(}X]sh[  
  class holder A-}PpH~.Z  
  { +ESX.Vel  
public : CR P7U  
template < typename T > [@jp9D H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iFY]0@yt  
  { H)-L%l|9  
  return assignment < T > (t); Q^\{Zg)p  
} `;R|V  
} ; ;9 lqSv/6  
&0?DL  
@:I \\S@bN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4+ykE:  
9 <y/Wv  
  static holder _1; Uzy ;#q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5B_-nYJDt  
^Jc$BMaVg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :+kg4v&r  
而不用手动写一个函数对象。 <#:Ebofsn  
,!xz*o+#@  
"87O4 #$  
x A@|I#  
四. 问题分析 =lw4 H_  
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。 b6 J2*;XG  
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。 Tey,N^=ek  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M p}!+K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nu>sp,|A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q_OY sg  
2X qPZ]2g  
五. 问题1:一致性 `<. 7?  
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?| `\4RFr$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 btJ,dpir  
|s)VjS4@  
struct holder R;5QD`  
  { ? Yynd  
  // /r #b  
  template < typename T > 7R% PVgS4x  
T &   operator ()( const T & r) const $sB48LJuU'  
  { eA;j/&qH  
  return (T & )r; iPR!JX _  
} zzDNWPzsA  
} ; e)fJd*P  
A?%XO %  
这样的话assignment也必须相应改动: lyMJW }T+>  
I_R5\l}O+D  
template < typename Left, typename Right > TZvBcNi   
class assignment &z{dr ~  
  { *RUd!]bh  
Left l; VuYWb)@  
Right r; ^H@!)+ =  
public : 9P,A t8V(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oRtY?6^$  
template < typename T2 > bqf]$}/8k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %tklup]LF8  
} ; M9ter&  
y&KoL\  
同时,holder的operator=也需要改动: tIgCF?  
$Sc08ro  
template < typename T > KBUAdpU8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 83p$!8]u  
  { 0e7O#-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  h;:Se  
} g(z#h$@S  
Q}k_#w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7k[`]:*o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =]2RC1#}e  
+w_MSj#P  
return l(rhs) = r; J"a2 @S&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 oK(W)[u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tOlzOBzR  
9phD5b~j  
template < typename Tp > !<['iM  
class constant_t ||"":K  
  { (<AM+|  
  const Tp t; { 8|Z}?I  
public : ?()E5 4y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]ZU:%Qhu  
template < typename T > KY(l<pm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }hObtAS  
  { (pRy1DH~  
  return t; Rzn0-cG  
} F?+Uar|-a  
} ; t"!8  
3qV>TE]6,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %'D:bi5  
下面就可以修改holder的operator=了 4p/V6kr&r  
A<*tn?M]  
template < typename T > tZc.%TU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =":V WHf  
  { Nsy9 h}+A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z? b(|f\!  
} 5G42vTDzS4  
;]O 7^s#v  
同时也要修改assignment的operator() QBBJ1U  
[K|>s(Sf*  
template < typename T2 > Br.$L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L{o >D"  
现在代码看起来就很一致了。 >> 8KL`l  
ZCOuv6V+  
六. 问题2:链式操作 ,:Rq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6lH>600]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。 @Tm0T7C  
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。 EssUyF-jwU  
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。 -$!Pf$l@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Af! W K=  
Kw5+4R(5  
template < typename T > bju,p"J1-E  
struct result_1 "351s3ff  
  { ]a Ma*fF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~]t2?SqNm  
} ; BzG!Rg|J  
`- uZv  
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: (^@;`8Dy8  
3\U,Kg  
template < typename T > ?U.&7yY  
struct   ref L^ jC& dF  
  { YQ[&h  
typedef T & reference; SJ|.% gn  
} ; 5IF~]5s  
template < typename T > >=q!!'$:  
struct   ref < T &> 6[Pr<4J  
  { ?RjKP3P  
typedef T & reference; %~v76;H<  
} ; bMK'J  
URzE+8m^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fN? Lz%z3  
v.8S V]  
template < typename T > ]\b1~ki!F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pa> 2JF*  
  { 0_xcrM  
  return l(t) = r(t); bU +eJU_%  
} ~4 xBa:*z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NB6h/0*v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #L*@~M^]  
%cjGeS6}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 BrH`:Dw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }Us$y0W\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @snLE?g j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x`|tT%q@l  
最后的布局是: J$ih|nP  
                Add moM&2rgdrQ  
              /   \ e^fKatI1  
            Divide   5 $A!h=]  
            /   \ v(nQd6;T  
          _1     3 }T*xT>p^3  
似乎一切都解决了?不。 W;@ae,^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Chi<)P$^  
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。 LkbvA  
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: C5n=2luI_  
kAF}*&Kzd~  
template < typename Right > )cmLo0`$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kp>Z/kt  
Right & rt) const M>z7H"jCu  
  { Q1&dB{L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B+H9c~3$  
} rls#g w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 > mDubP  
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。 s/&]gj "  
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。 &^D@(m7>{K  
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。 ~E|V{z%  
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。 G78j$ ^/0  
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? %_=R&m'n`  
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: U=#ylQ   
Z1lF[d,f;  
template < class Action > U\GZ  
class picker : public Action V4i%|vV  
  { ~ai' M#  
public : =X'7V}Q}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w3cK: C0  
  // all the operator overloaded rxk{Li<9  
} ; \osQwGPV  
:Ty*i  
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。 +&8Ud8Q  
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: r{jD,x2  
e(% Solkm?  
template < typename Right > 1Moh`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o-Fle, qf  
  { xi^e =:;`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /+U)!$zm*  
} SpiC0  
*K^O oS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f0bV]<_9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 }? '9L:  
=v=!x  
template < typename T >   struct picker_maker O!+5As  
  { * CGdfdxW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &_hCs![  
} ; =9@yJ9c-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '*Mb .s"  
  { &bgi0)>  
typedef picker < T > result; O}!@28|3"  
} ; O9&:(2'f  
Z_WTMs:x!  
下面总的结构就有了: G")EE#W$}  
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。 y%l#lz=6  
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。 ?bDae%>.d,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (uc)^lfX  
至此链式操作完美实现。 ]lYEJ`  
sBI%lrO  
%Z0S"B 3  
七. 问题3 "(VcYQ+  
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。 =}lA|S  
;7*@Gf}R  
template < typename T1, typename T2 > M:f=JuAx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jc`',o'[+  
  { 2![W N*N>O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &bK$!8Z  
} rM.<Gi05Qe  
cHct|Z u  
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: )Dpt<}}\  
^{bEq\5&  
template < typename T1, typename T2 > [ [CXMbD`*  
struct result_2 M 7$4KFNp  
  { !jnIXvT1qy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &JM;jS z  
} ; }Cg~::,"  
N0hU~|/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  IomJo  
这个差事就留给了holder自己。 #vwXxr  
     kovzB]  
;>Qd )'  
template < int Order > ha~s< I  
class holder; N,$o' \l  
template <> B`EgL/Wg[  
class holder < 1 > MX\-)e#  
  { W/Q%%)J  
public : N)Kr4GC  
template < typename T > @ xr   
  struct result_1 4 Z)]Cq*3  
  { XnOl*#P  
  typedef T & result; M3`A&*\;  
} ; kn|l3+  
template < typename T1, typename T2 > U8z"{  
  struct result_2 dig76D_[e  
  {  p ivS8C  
  typedef T1 & result;  2oASz|  
} ; @'4D9A  
template < typename T > ]~ UkD*Ct  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /=}vP ey  
  { ^4NH.q{  
  return (T & )r; nP31jm+A  
} j-|0&X1C  
template < typename T1, typename T2 > zSCPp6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "PtH F`mo  
  { *^_!W'T{j  
  return (T1 & )r1; z(eAwmuli  
} e84TL U?~  
} ; DL_\luh  
o-= lHtR  
template <> Hm*#HT%#  
class holder < 2 > ;d40:q<  
  { zt0 zKXw  
public : DboqFh#]=h  
template < typename T > $@wkQ%  
  struct result_1 fh<G& E8 p  
  { bnQO}G  
  typedef T & result; .5xg;Qg\Y  
} ; *JXJ 2  
template < typename T1, typename T2 > JY16|ia  
  struct result_2 `_`,XkpzCJ  
  { ic#drpl,  
  typedef T2 & result; q(W@=-uDK  
} ; +Z*%,m=N(  
template < typename T > I),8EEf\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4[q * 7m  
  { JK`P mp>  
  return (T & )r; 5yID%  
} p<e~x/@m*  
template < typename T1, typename T2 > A[bxxQSP\H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %-CC_R|0$  
  { }Jfo(j  
  return (T2 & )r2; eGil`:JY"  
} vxx3^;4p  
} ; YSif`W!  
6 -}gqkR  
*93 N0m4Rl  
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> >。 i\G3 u#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _T$\$v$ {  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }dM^6 Kd%  
qQ_QF  
return l(i, j) = r(i, j); D6WsEd>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \2!$HA7P  
U_No/$ b  
  return ( int & )i; W]OT=6u8o  
  return ( int & )j; gP@ni$n  
最后执行i = j; +|;IIwo  
可见,参数被正确的选择了。 4KnDXQ%  
,+&j/0U  
rpmDr7G  
DV l: s  
x3 S  
八. 中期总结  Eqc$*=  
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: 4Q5v8k=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9':$!Eoq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T2{+fR v N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KX`,7-  
e j9G[  
|.A>0-']M  
?H&p zY~H  
`O/)q^m1L  
L/I-(08!Y:  
九. 简化 Kf.b <wP{  
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。 x3Uv&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o[ 6hUX0tN  
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: !MC W t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5z _)  
  +-*/&|^等 +,lD_{}_  
2. 返回引用。 ZE^de(Fm  
  =,各种复合赋值等 6D],275`J  
3. 返回固定类型。 $m>e!P>%u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v|GvN|_|  
4. 原样返回。 K^bn4Nr  
  operator, \w3wh*  
5. 返回解引用的类型。  y^Lw7  
  operator*(单目) LsXYvX  
6. 返回地址。 >@"j9  
  operator&(单目) !NCT) #G`  
7. 下表访问返回类型。 M<"D!h9YP  
  operator[] l- l}xBf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EB#z\  
  operator<<和operator>> yl}Hr*  
7@FB^[H:y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ogb_WO;)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9O"?T7i"#  
 J{y@ O  
template < typename Left > T*IudxW  
struct value_return i ,'~Ds  
  { yrjm0BM#  
template < typename T > ;%1^k/b6t  
  struct result_1 vl<J-+|0C  
  { 7XNfH@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "hfwj`U  
} ; { at; U@o  
AS7!FD6b  
template < typename T1, typename T2 > NQAnvX;  
  struct result_2 Vr*t~M>  
  { 1}6pq 2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -cKR15  
} ; ",}VB8K  
} ; S;])Nt'X'  
!o@-kl  
t]x HM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EVf'1^f  
ciTQH (G  
下面我们来剥离functor中的operator() sqw _c{9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lwU&jo*@  
7,1idY%cy  
return l(t) op r(t) JI^w1I, T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W{0:8_EI  
return op l(t) Q-"FmD-Yw  
return op l(t1, t2) ;Gi w7a)  
return l(t) op SCjACQ}-  
return l(t1, t2) op a5'QL(IX  
return l(t)[r(t)] #xc[)Y,W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yhIg)/?L  
=8iM,Vl3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]HRZ9oP  
单目: return f(l(t), r(t)); /Hx\ gtV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U2aE:$oeYi  
双目: return f(l(t)); BXdT;b"J(  
return f(l(t1, t2)); %VMazlM15  
下面就是f的实现,以operator/为例 rdb%/@.-  
|3i~?] A  
struct meta_divide NB^.$ 3 9n  
  { J=$v+8&.  
template < typename T1, typename T2 > sJr$[?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C>+UZ  
  { iJYr?3nw;  
  return t1 / t2; F JzjS;  
} -l\@50, D  
} ; zm e:U![  
0h7\zoZ5  
这个工作可以让宏来做: 1)r1/0  
,y0kzwPR1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;#;X@BhS  
template < typename T1, typename T2 > \ gQ?k}D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +o/q@&v;Ax  
以后可以直接用 h*d,AJz &.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yR`-rJb V  
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 (~P&$$qfD  
(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。。。) WDZEnauE  
.Ybm27Dk  
4_mh  
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 y>G{GQ  
HZ|6&9we  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jk|0<-3  
class unary_op : public Rettype MT9a1 >  
  { [)*fN|Hy  
    Left l; {>z.y1  
public : PXkPC%j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xbz}pAnj  
&L/ C:<.  
template < typename T > [p <L*3<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3{%/1>+x5  
      { D\k);BU~  
      return FuncType::execute(l(t)); Ki'EO$  
    } @1>83-p"X  
w qsPGkJJ7  
    template < typename T1, typename T2 > lu>>~vy6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FSM~Rl  
      { ,^+3AT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D^A_0@  
    } ZFRKh:|  
} ; ^Dh2_vbI  
mb&b=&  
89L -k%R  
同样还可以申明一个binary_op TWn7&,N  
H&GM q5)B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^|8cS0dK]Q  
class binary_op : public Rettype A.y$.(  
  { _|*j8v3  
    Left l; rOcfPLJi0  
Right r; p* ^O 8o  
public : N+r~\[N\9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tp1{)|pwY6  
P$!Ht  
template < typename T > Tv(s?T6f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k<:!^_3H  
      { D`LwW` 9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;BI{v^()s  
    } akNJL\b  
v.\&gn(  
    template < typename T1, typename T2 > ]$z~;\T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <cl$?].RE!  
      { t$}+oCnkv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m, *f6g  
    } L\b$1U!i  
} ; UP,(zKTA  
'8}\! i&  
cd:O@)i  
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 AD8~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y &#<{j':  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "['YMhu_  
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。 1s*I   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ftK.jj1:  
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。。。 }$b/g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /WM : Bj   
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) >CYg\vas!  
下面是修改过的unary_op i4->XvC  
au GN~"n^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !1!uB }  
class unary_op VB[R!S=  
  { *{C)o0D  
Left l; %``FIv15w  
  <H$CCo  
public : 8x+K4B"oe  
>Vn!kN6\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H#1/H@I#  
C#gQJ=!B  
template < typename T > Wve ^2lkoK  
  struct result_1 wv1?v_4  
  { /1O6;'8He  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +wQ GC  
} ; ,x_g|J _Y  
w| >Y&/IX  
template < typename T1, typename T2 > /a]+xL  
  struct result_2 3 \kT#nr  
  { `pLp+#1 `R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \0b ",|"3  
} ; eNXpRvY  
5xRh'Jkyb  
template < typename T1, typename T2 > wl! 'Bck=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EK#w: "  
  { FL`. (,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q(%uDUg%  
} ,PY<AI^59  
Y\j &84  
template < typename T > `5>IvrzXrK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JhuK W>7  
  { "+| >nA=7  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4h(aTbHaQ  
} >q]r)~8F^  
NMOTWA }2  
} ; xNjA>S\]W5  
L*FnFRhU  
d *H-l3N  
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 8o~\L= l  
好啦,现在才真正完美了。 _msDf2e9  
现在在picker里面就可以这么添加了: !4 6 ^}3  
:CH'Bt4<  
template < typename Right > {Q4=GrS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \Z)'':},C  
  { u |#ruFR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vnIxI a  
} J :,  
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。 [J:vSt  
!WbQ`]uN/#  
Th"7p:SE?  
r"rEVx#1=  
,E/vHI8  
十. bind FmnA+fA  
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。 S>**hM U%  
先来分析一下一段例子 HI:E&20y  
b"x:IDW qG  
ujwI4oj"c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "ebn0<cZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F.AO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B[y1RI|9  
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。 }P^n /  
我们来写个简单的。 /oWB7l&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p-ry{"XA  
对于函数对象类的版本: ]QpR>b=[j  
:?lSa6de  
template < typename Func > 6Q\n<&,{  
struct functor_trait #Xsby  
  { dU+1@_  
typedef typename Func::result_type result_type; ,(lD5iN  
} ; Q}I. UG_  
对于无参数函数的版本: ;M}bQ88  
2Q<_l*kk(  
template < typename Ret > /x`H6'3?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `L:wx5?  
  { _Hkc<j/e~  
typedef Ret result_type; =#1/<q)L  
} ; po{f*}gas]  
对于单参数函数的版本: ?t<wp3bZ  
W/J3sAYv  
template < typename Ret, typename V1 > $|A vT;4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @ '<lD*W  
  { =. OW sFv  
typedef Ret result_type; *r(iegO$  
} ; $KtMv +m"  
对于双参数函数的版本: .t\ Yv/|`  
igz&7U8gg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r Cmqq/hZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .o fYFK  
  { Z^#7&Pv0  
typedef Ret result_type; 6~D:O?2  
} ; C10A$=!  
等等。。。 \7W {/v4^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y<B "  
R[o KhU  
template < typename Func > ' Bdvqq  
struct func_return '\ 6.GP  
  { /GCSC8T  
template < typename T > Qa"R?dfr  
  struct result_1 $k}+,tHtJO  
  { hu6)GOZbv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |[xi"E\  
} ; MJ>(HJY6?%  
-7\RO%U  
template < typename T1, typename T2 > EMJ}tvL0Tp  
  struct result_2 1=#`&f5f&  
  { gSC8qip  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mAXTO7  
} ; a!wPBJJ  
} ; sd>#Hn  
$^`hu%s,~  
#Etz}:%W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c[ =9Z;|  
r`6XF  
template < typename Func, typename aPicker > 8CMI\yk  
class binder_1 QULrE+@  
  { 4yjAi@ /2  
Func fn; _3ZZ-=J:=*  
aPicker pk; 'L=g(  
public : E-n!3RQ(w  
MQp1j:CK  
template < typename T > .'>r?%a  
  struct result_1 3",6 E(  
  { ~d>O.*Q)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w[loV  
} ; JQI`9$asuC  
%M~Ugv_4v  
template < typename T1, typename T2 > I]TL#ywF   
  struct result_2  vUJb-  
  { R?^FO:nM%!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uy7)9w  
} ; V@T G"YF  
sE]eIN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `5h$@  
8=t?rA  
template < typename T > vR#A7y @ !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R],,-  
  { %!LrC!6P4  
  return fn(pk(t)); )V~<8/)  
} DR^mT$  
template < typename T1, typename T2 > H| IsjCc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rt t?4  
  { 3Qn! `  
  return fn(pk(t1, t2)); b abDLaC@  
} ?T?%x(]I  
} ; t+p-,ey^@  
0d.lF:  
Cl i k  
一目了然不是么? '[:].?M  
最后实现bind {.eC"  
nhQ.U>&-M  
O^|,Cbon6  
template < typename Func, typename aPicker > "'s`?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Mm|HA@W^  
  { rcNM,!dZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^!E;+o' t  
} :P;#Y7}Y$  
21G] d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W:hR8 1ci  
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。 E$*I.i_m  
&<k )W  
十一. phoenix F0]= z-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E70  
NAHQ:$  
for_each(v.begin(), v.end(), Xs*~ [k'  
( Mx0c # d.  
do_ 7ugmZO}lL  
[ @^#y23R U  
  cout << _1 <<   " , " u.$.RkNMQ  
] Eq'YtqU  
.while_( -- _1), Y"G$^3% (]  
cout << var( " \n " ) Koahd =  
) aD 24)?db-  
); H~@aT7  
&UQKZ.  
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: Pbd#Fu;  
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 $Iv*?S"2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j@2-^q:`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ApjLY58=  
X!nI{PE  
[Zi\L>PHO  
template < typename Cond, typename Actor > vqv(KsD+::  
class do_while >PL/>   
  { `hI1  
Cond cd; st'Y j  
Actor act; ZVgR7+`]#  
public : 5as';1^P&*  
template < typename T > HwM:bY N  
  struct result_1 >/ HC{.k  
  { (f $Y0;v>}  
  typedef int result_type; L.ndLd  
} ; Br1JZHgA  
UyTq(7uo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,Lox?}t  
Ay"x<JB{U2  
template < typename T > (Q#ArMMORI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vWjK[5 M%  
  { OlMCF.W#3  
  do AY,6Ddw  
    { a5]~%xdK  
  act(t); *E+) mB"~  
  } CDoZv""  
  while (cd(t)); Y13IrCA2  
  return   0 ; }# w>>{Q  
} G@ed2T  
} ; ;bkS0Vmg  
E(8O3*=  
=]U[   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f5mk\^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gd#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %Xkynso~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |'Ve75 W6u  
下面就是产生这个functor的类: -V_e=Y<J/  
>L[,.}(9  
QF!K$?EU[  
template < typename Actor > *l_1T4]S  
class do_while_actor zVkHDT[  
  { C Hyb{:<  
Actor act; bZ )3{  
public : |I85]'K9a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q35%t61Lc  
0v+5&Jk  
template < typename Cond > 5wP(/?sRy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kX5v!pm[  
} ; wz>j>e6k`  
Kze\|yJ  
[ivJ&'vB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JFR,QUT  
最后,是那个do_ TS-m^Y'R  
mY dU`j  
G4=%<+  
class do_while_invoker HPtaW:J  
  { h9g5W'.#  
public : V@e0VV3yx%  
template < typename Actor > /rKrnxw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #^xiv/ sV  
  { ~wh8)rm  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~)sb\o  
} AO>K 6{  
} do_; C0KP,JS&  
*kZJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O:p~L`o>>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vA(3H/)-  
最后来说说怎么处理break和continue A-c3B+  
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。 p.8G]pS  
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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