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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H gNUr5p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YhLtf(r  
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, /gy;~eB01  
(:+IS W  
h,140pW  
1V+1i)+  
  class filler -ZQ3^'f:0J  
  { @aCg1Rm  
public : >w j7Y`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y13=y}dyDH  
} ; O|y-nAZgU  
{k?Y :  
FN,0&D}`  
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: W]2;5 `MM  
s7xRry  
~g|e?$j  
h%=b"x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xA!o"VZPq7  
Z(as@gj H  
`t!iknOQ$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aGpRdF1;!  
niy@'  
4#2iL+   
@z/]!n\~  
二. 战前分析 i6`8yw  
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。  _&(ij(H  
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 87<y_P@{  
mnmwO(.  
oN `tZ;a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sgX}`JH?z  
  /* --------------------------------------------- */ w,}}mC)\*  
vector < int *> vp( 10 ); n"FOCcTIs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7vj[ AOq3l  
/* --------------------------------------------- */ f6|3| +  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &g& &-=7)  
/* --------------------------------------------- */ =l7LEkR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sM5 w~R>Y  
  /* --------------------------------------------- */ TdQ^^{SRp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r]HLO'<]  
/* --------------------------------------------- */ !%s7I ^f*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z:/S@ry  
Qgx~'9   
W^=89I4]  
$\^]MxI  
看了之后,我们可以思考一些问题: \o % ES  
1._1, _2是什么? r`B+ KQ4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Tl%4L % bE  
2._1 = 1是在做什么? LWQ BGiJj  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #[KwR\b{:+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :T{or-  
8dA/dMQ  
GrQl3 Xi  
三. 动工 8V|-BP5^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jQ^Ib]"K  
HJcZ~5jf  
>8 JvnBFx=  
OT *W]f  
template < typename T > .ERO*Tj  
class assignment 2~`dV_  
  { c=b\9!hr_E  
T value; ^_=0.:QaW  
public : GUp51*#XR  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;XtDz  
template < typename T2 > ]cA~%$c89s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wcL0#[)  
} ; ~o2{Wn["  
%qE#^ U  
=0f8W=d:Vr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 { a_L /"7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ):|)/ZiC'  
?Jr<gn^D  
/N^+a-.Qd  
u?J(l)gd  
  class holder `nM4kt7  
  { _$cBI_eA7  
public : HkV/+ {;S~  
template < typename T > KJ#c(yb9zR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8n:D#`K  
  { 5Y&@ :Y  
  return assignment < T > (t); xeH# )QJt  
} l|fd,  
} ; A+}4 N%kh  
*FE<'+%  
[ho'Pc3A<  
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: Z*QRdB%,  
N-Z 9  
  static holder _1; (\I =v".  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }I10hy~W  
B~ez>/H^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'H9~rq7  
而不用手动写一个函数对象。 :Aa^afjJw  
>lj3MNSH  
$_ i41f[  
T*ic?!  
四. 问题分析 c"$_V[m  
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。 A+l"  
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-ou;S3s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bc"N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 POG5x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'oEmbk8Hg  
$+);!?^|:  
五. 问题1:一致性 ie ,{C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 950b9Vn&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `^}9= Q'r  
B>mQ\Q  
struct holder z?aD Oh  
  { @gj5'  
  // ( BGipX4  
  template < typename T > w}i.$Qt  
T &   operator ()( const T & r) const >6dgf`U  
  { Sce9R?II  
  return (T & )r; Zk[#B UA  
} o&O!Ur  
} ; `2oi~^.  
`WT7w']NT  
这样的话assignment也必须相应改动: w&gHmi  
hJ@nW5CI  
template < typename Left, typename Right > +W1rm$Q  
class assignment k8JPu"R  
  { 9x1Dyz 2?F  
Left l; q ^gEA5  
Right r; H:_`]X"  
public : O(d'8`8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L;  ~=(  
template < typename T2 > pi{ahuI#_o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } + ThKqC_  
} ; 72 6y/o  
)/JC.d#  
同时,holder的operator=也需要改动: a=O!\J  
6p@ts`#  
template < typename T > %xRS9A 4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^n]s}t}csV  
  { l rzW H0Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3{l"E(qqZ  
} 0{yx*}.  
iI1t P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ame%:K!t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^:j$p,0e*S  
&M!:,B  
return l(rhs) = r; Xy{+=UY  
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。 uE$o4X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sf8d|R@O  
E(8g(?4  
template < typename Tp > vn<S"  
class constant_t cjXwOk1:s  
  { Ydx5kUJV<  
  const Tp t; ;k8}D*?8  
public : }0( Na  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cOQy|v`KD,  
template < typename T > 9?8`" v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3^Zi/r  
  { -,dQ&Qf?  
  return t; dq(x@&J  
} H.L@]~AyL  
} ; `{Jb{L@f  
0FOf *Lz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $#r(1 Ev  
下面就可以修改holder的operator=了 1N+#(<x@,  
hqPn~Tq  
template < typename T > q*O KA5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J.nq[/Q=  
  { q~n2VU4L*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?la_ +;m  
} f#5JAR  
J%)2,szn0  
同时也要修改assignment的operator() w%;'uN_  
.D .Rn/  
template < typename T2 > l 5FQ!>IM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } umzYJ>2t  
现在代码看起来就很一致了。 SOmn2 }   
|BW,pT  
六. 问题2:链式操作 S2)S/ nf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _LNPB$P  
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。 7;NV 1RV  
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。 ^&iV%vQ[  
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*{ _WL[(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .a*$WGb  
(Y([^N q  
template < typename T > }Kt?0  
struct result_1  o 2  
  { wY#mL1dF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bv8C_-lV/  
} ; 16|S 0 )  
d]E vC>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: WFP\;(YV  
h86={@Le  
template < typename T > 0K ?(xB  
struct   ref YHYB.H)  
  { {O) &5  
typedef T & reference; y6}):|  
} ; SK52.xXJ  
template < typename T > `Ny8u")=  
struct   ref < T &> 1 1CJT  
  { s?k[_|)!  
typedef T & reference; / JB4#i7  
} ; )*h~dx_cm  
9#ft;c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @ WaYU  
K*$#D1hG  
template < typename T > <q\) o_tH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $0T"YC%  
  { 8n5nHne  
  return l(t) = r(t); aUK4{F ;  
} tY=%@v'6?  
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。  c^s>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,rQ)TT  
'qAfei']  
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 r%d 11[z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !T#y r)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +o]BjgG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Aw;vg/#~md  
最后的布局是: 'V#ew\  
                Add &Fjilx'k  
              /   \ 1 ],, Ar5  
            Divide   5 D 'cY7P  
            /   \ % VpBB  
          _1     3 nM-SDVFM  
似乎一切都解决了?不。 DWQQ615i  
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。 mndl~/  
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"(`n4hi3  
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: pm~;:#z7  
N+qLxk  
template < typename Right > Aq%^>YAp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @T1+b"TC  
Right & rt) const *Ne&SXg  
  { 8Ql'(5|T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bs EpET  
} 3]n@c?lw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _`i%9Ad.4  
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。 zI_GdQNfN  
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。 @jSbMI  
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。 D1~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。 aGb. Lh9  
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? < iI6@X>  
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: ++DQS9b{  
f~nt!$  
template < class Action > VHr7GAmU  
class picker : public Action cuaNAJ  
  { ,Bw)n,  
public : 917 0bmr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S?\hbM]V-o  
  // all the operator overloaded Y{vwOs  
} ; k_>Fw>Y  
<3=qLm  
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。 NLZZMr  
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: Du:p!nO  
YQV?S  
template < typename Right > W^.-C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s%[GQQ-N  
  { UXPegK!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wk#h,p3  
} 34wM%@D*c  
t-*|Hfp*^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?4[Oh/]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。 SiqX1P  
}BdVD t  
template < typename T >   struct picker_maker dIpW!Pj^  
  { %m{.l4/!O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1"&;1Ts  
} ; 6$s0-{^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H9VXsFTW  
  { |\|)j>[i  
typedef picker < T > result; ``|RO[+2  
} ; dM s||&|&  
^qGA!_  
下面总的结构就有了: X";Z Up  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 E<Dh_K  
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。 M&/aJRBS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fiu!!M6  
至此链式操作完美实现。 OssR[$69  
TT2cOw  
k l!?/M  
七. 问题3 \!JS7!+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 EEs-&  
KU|BT .o8  
template < typename T1, typename T2 > 0vuKGjK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r}0C8(oq  
  { gFs/012{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @>fO;*  
} sCtw30BL  
^@`e  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .3&a{IxM]  
-*%!q$:  
template < typename T1, typename T2 >  /MqXwUbO  
struct result_2 z{pC7e5  
  { uR:=V9O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Yi&-m}  
} ; +an^e'  
^{*f3m/  
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? 2Za ,4'  
这个差事就留给了holder自己。 zn V1kqGU  
    )nNCB=YF!  
'ZC}9=_g  
template < int Order > p2x1xv  
class holder; $xA J9_2P  
template <> ~llMrl7  
class holder < 1 > ~|'y+h89  
  { w3<"g&n|  
public : ~mK-8U4>K,  
template < typename T > +~ 3w5.8  
  struct result_1 NSS4v tA  
  { Du^x=;  
  typedef T & result; UW hn1N  
} ; 3WCqKXJ7  
template < typename T1, typename T2 > jF2[bzY4  
  struct result_2 hqs$yb  
  { sq~+1(X  
  typedef T1 & result; ESD<8 OR  
} ; 9p2>`L  
template < typename T > @P_C%}(<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Any Zi'  
  { ]l=O%Ev  
  return (T & )r; eu}Fd@GO  
} B;GxfYj  
template < typename T1, typename T2 > L1 9 MP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x2C/L  
  { ik2- OM  
  return (T1 & )r1; )X~Pr?52?  
} Iz}2 ^  
} ; +urS5c* j  
2cCWQ"_,  
template <> ZcMj=#i  
class holder < 2 > Kc%n(,+%"  
  { ovd^,?ib  
public : 5pRY&6So  
template < typename T > ua`6M  
  struct result_1 l:Dn3Q  
  { TBZ-17+  
  typedef T & result; 3(!/["@7  
} ; (0E U3w?]  
template < typename T1, typename T2 > Vk-W8[W 7  
  struct result_2 ~reQV6oQua  
  { .3{[_iTM  
  typedef T2 & result; 2{t)DUs  
} ; {)B9Z I{+A  
template < typename T > 0)d?Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^\M dl  
  { ,`<^F:xl  
  return (T & )r; \|2t TvW,0  
} \6 \hnP  
template < typename T1, typename T2 > 7qP4B9S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oGm1d{_-O  
  { 7E$eN8H  
  return (T2 & )r2; Fweh =v  
} >Hi h  
} ; $gVLk.  
%z*29iKlI  
)A="eW_>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9&jQ 35  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f49"pTw7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `$S^E !=  
+D :83h{  
return l(i, j) = r(i, j); 99^AT*ByY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2)wAFO6u  
lPY@{1W  
  return ( int & )i; W|ReLM\  
  return ( int & )j; %p0b{P j_p  
最后执行i = j; I"ca+4]  
可见,参数被正确的选择了。 =op`fn%  
tC&fA E:S  
U;\S(s}  
[{`)j  
Bul.RCP'  
八. 中期总结 aXe{U}eow  
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: ~|&="K4,:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k}D[Hp:m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _yj1:TtCNT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4,2(nYF  
BwC<rOU  
|*:tyP%m^  
5k69F   
RCI4~q  
aH%ZetLNJ  
九. 简化 E;6~R M:  
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。 !:(C"}5wM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 np\st7&f6  
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: dCE\^q[{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bA}Z0a  
  +-*/&|^等 rO0ZtC{K  
2. 返回引用。 'WK;$XQ  
  =,各种复合赋值等 ;a |`s  
3. 返回固定类型。 =H[\%O~?b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #(6) ^ (  
4. 原样返回。 Z<;U:aH?}  
  operator, zI:(33)  
5. 返回解引用的类型。 eUt=n)*`  
  operator*(单目) );nz4/V  
6. 返回地址。  kI%peb?  
  operator&(单目) YMT8p\ #rp  
7. 下表访问返回类型。 0<g<GQ(E  
  operator[] ,j y<o+!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M;*$gV<x  
  operator<<和operator>> GuT6K}~|D  
wa!zv^;N*  
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。 P+h6!=nD7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^|#>zCt^  
S?L#N  
template < typename Left > Go1(@  
struct value_return eJ)1K  
  { 6 mCq/$  
template < typename T > :G-1YA  
  struct result_1 F;u7A]H^  
  { &y7 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L\YKdUL  
} ; 1?(cmXj  
Okpwh kPL5  
template < typename T1, typename T2 > q +R*Hi  
  struct result_2 #$FrFU;ZR  
  { # :#M{1I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }f#_4ACaD  
} ; FEF"\O|Q  
} ; L}$z/jo  
/s:w^ g~  
n#BvW,6J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IU|kNBo  
2Z)4(,  
下面我们来剥离functor中的operator() ,h^r:g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %:3'4;jh%  
oV9z(!X/  
return l(t) op r(t) 03EV%Vc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |jT2W  
return op l(t) %x2 uP9  
return op l(t1, t2) n!G.At'JP  
return l(t) op aG(hs J)  
return l(t1, t2) op w9f _b3  
return l(t)[r(t)] hGI+:Js6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q".g.k  
=q+R   
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: 1a$IrQE  
单目: return f(l(t), r(t)); := <0=JE#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J!hFN]M<<  
双目: return f(l(t)); TQf L%JT  
return f(l(t1, t2)); BC! 6O/kr  
下面就是f的实现,以operator/为例 U]hF   
hv>KX  
struct meta_divide dv~pddOs  
  { H_w%'v&  
template < typename T1, typename T2 > l4vTU=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4(=kE>n}  
  { R4{-Qv#8 q  
  return t1 / t2; E1  |<Pt  
} "_< 9PM1t  
} ; 8[zb{PRu  
>;4!O%F  
这个工作可以让宏来做: v vq/  
sb^mLH] 3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l!?yu]Yon  
template < typename T1, typename T2 > \ !`&\Lx_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A1),el-^5  
以后可以直接用 T#EFXHPr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #y 1Bx,  
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 #DFp[\)1  
(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。。。) =gjDCx$|  
53Yxz3v  
I[0!S IqY  
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 M:|8]y@  
/=)L_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e[1>(l}Ss  
class unary_op : public Rettype a460|w6  
  { c8Z A5|  
    Left l; Qz,|mo+  
public : w^q7n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (ChD]PWQ  
*geN [ [  
template < typename T > >&U @f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ST Z]8cw  
      { m#e*c [*G  
      return FuncType::execute(l(t)); V`#.7uUP  
    } C\}/"  
8 #}D : (  
    template < typename T1, typename T2 > %}3qR~;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8(f:U@BS  
      { 6>`c1 \8f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +G*JrwJ&=  
    } c_.-b=zm  
} ; ""% A'TZ  
3qaMO#{M  
''H"^oS  
同样还可以申明一个binary_op SeEw.;Xw  
$q_R?Eay  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %m&@o~+  
class binary_op : public Rettype &~~wX,6+  
  { &nj&:?w  
    Left l; }%TPYc  
Right r; Lrd[O v  
public : /<Ld'J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i47j lyH  
=0 qpVFvU  
template < typename T > {"S6\%=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H8{ol6wc)6  
      { J2VTo: In  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ["3\eFg  
    } i7*EbaYzUO  
4J0Rv od_  
    template < typename T1, typename T2 > d0'HDVd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (MLwQiop  
      { !do?~$Og  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x/ *-P b-_  
    } +4))/` DA  
} ; o0bM=njok  
BU|#e5  
HKDID[d0  
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 !RW `3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aUU7{o_Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fCWGAO2  
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。 )h{ ]k=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QDx$==Fo  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )e|=mtp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uXjP`/R|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) em{(4!W>  
下面是修改过的unary_op P{Lf5V9# <  
2c5-)Dt)T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &;&ho+qD  
class unary_op X;oa[!k  
  { 9$ qm>,o  
Left l; ?9{~> 4@  
  QXgE dsw  
public : ml`8HXK0  
#OO>rm$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <h-vjz  
A/7{oB:a  
template < typename T > ,Wbwg  
  struct result_1 7!WA)@6  
  { cy yVg!+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7&qy5 y-Ap  
} ; 6!'3oN{  
BZ!v%4^9  
template < typename T1, typename T2 > ZyrI R  
  struct result_2 (xHf4[[u  
  { 9H-|FNz?c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z`UhB%-?  
} ; >TkE~7?l  
6 5N~0t  
template < typename T1, typename T2 > anMF-x4/*q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j)C,%Ol  
  { ?W^c4NtP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UcOk3{(z$q  
} R\@/U=iqR  
y){ k3lm0  
template < typename T > 1 i[\T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {8)zg<rL+M  
  { npJt3 Y_I  
  return OpClass::execute(lt(t)); Od4E x;F  
} [Zei0O  
E;JsBH  
} ; Sz- J y:j  
g L_Y,A~Q{  
if|+EN%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5[0 O'%$  
好啦,现在才真正完美了。 MjlP+; !  
现在在picker里面就可以这么添加了:  #wL  
g35DV6  
template < typename Right > h%}/Cmx[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [<DZ*|+  
  { X.hm s?]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QFYWA1<pDh  
} CC#;c1t  
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。 L#E] BY  
8GvJ0Jq}U  
`c<;DhNO  
.C8PitS  
 GB$;n?  
十. bind  IiY/(N+J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C(00<~JC  
先来分析一下一段例子 H&:jcgV*P  
h }B% /U  
tmQH|'>>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .Fdgb4>BXX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -$\+' \  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WZ.@UN,  
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。 "?V0$-DR  
我们来写个简单的。 0aG ni|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 28 ?\  
对于函数对象类的版本: j'A_'g'^  
z^'gx@YD*v  
template < typename Func > D9 g#F f6  
struct functor_trait _f$^%?^  
  {  Vh_P/C+  
typedef typename Func::result_type result_type; ;7} VBkH  
} ; wK?vPS  
对于无参数函数的版本: u6AA4(  
*MKO I'  
template < typename Ret > L7dd(^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a{L d  
  { <sBbT `  
typedef Ret result_type; jPUwSIP  
} ; RZXjgddL  
对于单参数函数的版本: P)P*Xq r#:  
bbE!qk;hEP  
template < typename Ret, typename V1 > E7rDa1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8X[:j&@  
  { \W~ N  
typedef Ret result_type; ,J+}rPe"sf  
} ; 1*\o.  
对于双参数函数的版本: 8WXQ Oo8  
YtmrRDQs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =l+yA>t|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6 (]Dh;gC  
  { fdFo#P  
typedef Ret result_type;  y3@H/U{  
} ; k>;`FFQU>  
等等。。。 F1*>y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nT7%j{e=L  
EJMM9(DQ7  
template < typename Func > |fK1/<sz#  
struct func_return MTuV^0%jD  
  { h9}+l  
template < typename T > ,E S0NA  
  struct result_1 -t!~%_WCv  
  { Va"0>KX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +^60T$  
} ; ztcp/1jIvS  
]d$8f  
template < typename T1, typename T2 > 0"<H;7K#W  
  struct result_2 j#!IuH\]  
  { u^^[Q2LDU}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5_GYrR2  
} ; M\uiq38  
} ; 3l rT3a3vV  
11 Q1AN  
0CnOL!3.I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @0Ic3C[rH6  
"g5^_UP  
template < typename Func, typename aPicker > slCx w$  
class binder_1 }Y12  
  { n(1l}TJy  
Func fn;  -*1d!  
aPicker pk; f,U.7E  
public : ;17E(tl  
P) Jgs  
template < typename T > ` Fa~  
  struct result_1 kMIcK4.MH  
  { 8V'~UzK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zu_8># i-  
} ; )}Hpi<5N  
B-*+r`@Bd  
template < typename T1, typename T2 > Vh|*p&  
  struct result_2 ^UP`%egR  
  { *7uH-u"5d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZF!h<h&,  
} ; 9 P l  
Kn5~d(:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NVkV7y X]  
y6(Z`lx  
template < typename T > u|\1h LXX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h79}qU  
  { Ouk ^O}W6  
  return fn(pk(t)); Vr3Zu{&2  
} KjD/o?JUr  
template < typename T1, typename T2 > "Wct({n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *3+4[WT0]a  
  { )8a~L8oN  
  return fn(pk(t1, t2)); =Qy<GeY  
} \j$&DCv   
} ; G<L;4nA)  
yuh *  
ik)|{%!K]H  
一目了然不是么? =*oJEy"  
最后实现bind N=V==Dbu-  
P\E<9*V  
]%;:7?5l  
template < typename Func, typename aPicker > 9)l$ aBa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #|uCgdi  
  { )HEa<P^kJl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [:7'?$  
} xK>*yV  
3(>B Ke  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )*u8/U  
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。 `}p0VmD{NE  
/p/]t,-j2  
十一. phoenix |Tv#4st  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pIc#L>{E  
KYB`D.O   
for_each(v.begin(), v.end(), s n8Qk=K  
( lov!o: dJ  
do_ (Lbbc+1m  
[ =O~_Q-  
  cout << _1 <<   " , " 4S7v:1~xe  
] J"0`%'*/  
.while_( -- _1), Sh/08+@+L:  
cout << var( " \n " ) Lc}y<=P@  
) l|u>Tb|V  
); !Lu2  
]}V<*f  
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: V.U| #n5  
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 8=!D$t\3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n*h)'8`Ut  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -{("mR&]  
A[B<~  
&5>Kl}7  
template < typename Cond, typename Actor > !hm]fh_j  
class do_while y#`tgJ:  
  { q v-8)MSr  
Cond cd; m&d|t>3<  
Actor act; @="Pn5<]C  
public : F/ ]2G^-  
template < typename T > Mc)}\{J  
  struct result_1 <;lkUU(WT2  
  { Q1Kfi8h}'  
  typedef int result_type; %7hrk  
} ; Kf3"Wf^q   
n3WlZ!$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aHD]k8 m z  
pd?M f=>#  
template < typename T > G0Iw-vf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Om*@;r(  
  { Ao 'l"-  
  do -oGdk|Yn  
    { T9=I$@/  
  act(t); 1Yq!~8  
  } X;$+,&M"  
  while (cd(t)); _T60;ZI+^  
  return   0 ; 'B |JAi?  
} 6%'QjwM_  
} ; MxKS4k  
GC-5X`Sq  
Y/F6\oh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [+Iz@0q  
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。 O 2V  
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。 }PlRx6r@  
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。 jRa43ck  
下面就是产生这个functor的类: ~g91Pr   
#<fRE"v:Q  
p%ki>p )E|  
template < typename Actor > gt) I(  
class do_while_actor g>%o #P7  
  { 8]c2r%J  
Actor act; n9\TO9N  
public : G/E+L-N#`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KYm0@O>;  
&C_j\7Dq  
template < typename Cond > cVv=*81\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `bq<$e  
} ; }RF(CwZr(  
b! t0w{^w  
kdiM5l70  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f_OQ./`  
最后,是那个do_ \doUTr R  
G[PtkPSJ  
#\{l"-  
class do_while_invoker E_rI?t^  
  { Fe*R  
public : vO^m;['  
template < typename Actor > )_90UwWpj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yX>K/68  
  { , >a&"V^k  
  return do_while_actor < Actor > (act); WCZjXDiwJ  
} :U|1xgB  
} do_; B`)BZ,#p  
|d2SIyUc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dFxIF;C>/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DeVv4D:}@  
最后来说说怎么处理break和continue ),%%$G\  
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。 K8|r&`X0  
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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