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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {6O} E9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ljiw9*ZI  
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, Ct^=j@g  
)H`V\ H[0P  
%Eugy  
;n.h!wmJ}  
  class filler Nobu= Z  
  { g<ov` bF  
public : ,xR u74  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~Q#! oh'i  
} ; H )>3c1  
lWH#/5`h  
Bt#'6::  
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: "%bU74>  
t%O)Ti  
jo1z#!|Yw}  
UCup {pDp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \D};0#G0&  
fq4uiFi<  
L& rtN@5;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DAg*  
orYZ<,u  
U<r!G;^`  
=.OzpV)=V  
二. 战前分析 K}M lC}oIt  
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。 y\4/M6  
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 M6 8foeeN  
`Kn+d~S4  
86 9sS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7KGb2V<t  
  /* --------------------------------------------- */ ]jPP]Z:y  
vector < int *> vp( 10 ); eh>FYx( S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "Bwmq9Jq  
/* --------------------------------------------- */ 15En$6>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q^=0p0  
/* --------------------------------------------- */ 6nJQPa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *YX5bpR?  
  /* --------------------------------------------- */ (`_fP.Ogb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u.G aMl4 (  
/* --------------------------------------------- */ FhPCFmmUT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p-l FzNPc0  
]d~{8h!G  
'/9q7?[E!  
;;m;f^]}  
看了之后,我们可以思考一些问题: D SWmQQ  
1._1, _2是什么? ?Ok&,\F@E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {-Mjs BR  
2._1 = 1是在做什么? QhLgFu  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 19-V;F@;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m>F:dI  
_yX.Apv]  
fP6.  
三. 动工 QC!SgV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^fyue~9u  
,KD?kSIf  
z;?j+ZsdH  
Fa\jVFIQ  
template < typename T > ?Z4%u8Krvz  
class assignment mhOgv\?  
  { Ud2Tn*QmI  
T value; =9`UcTSi6p  
public : (2QfH$HEk  
assignment( const T & v) : value(v) {} >qOj^WO~  
template < typename T2 > w(z=xO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (+cZP&o  
} ; NZ0?0*  
_<DOA:'v  
6`G8UDK>F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XN>bv|*q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BjsTHS&  
fL d2{jI,  
4eG\>#5  
LXsZk|IhM  
  class holder AaoS & q  
  { NQ;$V:s)  
public : )''V}Zn.X  
template < typename T > EaHJl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uFb 9Ic]`  
  { g]c6_DMfb1  
  return assignment < T > (t); $o;c:Kh$$  
} D^V)$ME  
} ; '-J<ib t  
r:g_mMvB  
zUNUH^Il  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _ h1eW9q  
ZBFn  
  static holder _1; A L^tUcl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tJn"$A ^N  
"vQ%` Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RLL%l  
而不用手动写一个函数对象。 A%7f;&x!  
hW/Ve'x[  
(i1x<  
WHOX<YJs  
四. 问题分析 Iz-mUD0;  
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。 Q<g>WNb  
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。 /Hq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~tV7yY|zr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I{WP:]"Yf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bd-iog(  
l?rLadvc  
五. 问题1:一致性 | 5:2?S2R  
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?| o1?-+P/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;ND[+i2MN  
^OX}y~'  
struct holder .T ,HtHe  
  { t+q;}ZvG  
  // ;hV|W{=w  
  template < typename T > MEJX5qG6m  
T &   operator ()( const T & r) const )8eb(!}7  
  { @Tq-3Um  
  return (T & )r; Lj#xZ!mQS  
} qO8:|q1%;\  
} ; V/#J>-os}W  
' Q(kx*;  
这样的话assignment也必须相应改动: x4g/ok  
X%&7-PO  
template < typename Left, typename Right > /DyeMCY-  
class assignment %G,7Ul1f  
  { Oq,@{V@)9k  
Left l; >;Vfs{Z(q  
Right r; j}s/)}n|  
public : d=8.cQL:E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Wu$@jD/ ]  
template < typename T2 > ceD6q~)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'W4v>0   
} ; jAue+ tB  
)!cucY  
同时,holder的operator=也需要改动: x3#:C=  
i=]R1yP  
template < typename T > 5#N<~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +>;Ux1'@  
  { |e+3d3T35  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s3nt2$=:t  
} "\`Fu  
c}|.U  
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。 z~tdLtcX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "aI)LlyCY  
frW\!r{LT  
return l(rhs) = r; &!O?h/&X3  
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。 DR3om;Uk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _e ;b B?S  
n'{jc 6&|  
template < typename Tp > pX*E(Q)@!  
class constant_t $ BgaLJs/O  
  { ::iYydpM  
  const Tp t; 7UG c2J  
public : 5S!j$_(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \v\ONp"  
template < typename T > }vx,i99W?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <ta{)}IN^  
  { -!qjBK,`X  
  return t; @lWNSf  
} s_RK x)w@  
} ; IDw`k[k  
((#BU=0iK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $6J22m!S4n  
下面就可以修改holder的operator=了 HWB\}jcA6u  
IA Ma  
template < typename T > 2Q]W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oQV3  
  { ^W%F?#ELN2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fQU_:[ Uz  
} y( 22m+B  
X"`[&l1  
同时也要修改assignment的operator() _z%~ m2SP  
9W\"A$;+&  
template < typename T2 > T+EwC)Ll  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0<uLQVoR2n  
现在代码看起来就很一致了。 R[m{"2|,Lc  
}a, ycFt  
六. 问题2:链式操作 Q(aNa!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /F"eqMN  
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。 I0Allw[  
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。 fJ5mKN  
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。 .57F h)Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "q=ss:(  
?SO!INJ  
template < typename T > bc~WJ+  
struct result_1 +cYDz#3%  
  { V4}jv7>A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2ib,33 Z  
} ; &s}sA+w  
WHOy\j},V  
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: 8jL^q;R_(  
;/wH/!b  
template < typename T > z^T;d^OJc  
struct   ref 1BW9,Xr  
  { jVOq/o  
typedef T & reference; ?f3R+4  
} ; ntPj9#lf  
template < typename T > o@dT iQK_  
struct   ref < T &> J1cz D|(  
  { W)D?8*  
typedef T & reference; B<-("P(q  
} ; )eZ}Kt+  
I9aiAD0s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0m.`$nlV-  
L aA<`  
template < typename T > Hhk`yX c_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s?S e]?i  
  { F @Wi[K  
  return l(t) = r(t); ?q Q.Wj6Mj  
} "[fPzIP9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YryMB,\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !T:7xEr  
[4YRyx&:++  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 No[9m_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q&&"8.w-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m*jE\+)=^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o$%KbfXO]  
最后的布局是: )=#Js<&3:  
                Add xZ%3e sp  
              /   \ K8-1?-W  
            Divide   5 R1Q,m  
            /   \ 5Rw2/J L  
          _1     3 e:4,rfF1  
似乎一切都解决了?不。 hJ[keaO  
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。 }1V+8'D  
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。 Lk$Mfm5"M  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5W|wDy  
FYE(lEjxi  
template < typename Right > (6mw@gzr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VSCKWYy  
Right & rt) const mAW(j@5sp  
  { lf KV%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _dAn/rj   
} L8'4d'N+ >  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "%dENK  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qRcg|']R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =MM+(mD  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~Eik&5 z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5eF tcK  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? S5F5Tr;TN  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {2 T:4i5  
F=*t]X[z}  
template < class Action > #hs&)6S f  
class picker : public Action <jYyA]Zy5  
  { Pj g#  
public : l?m 3 *  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <_*5BO  
  // all the operator overloaded b5jD /X4  
} ; | a i#rU  
>QN-K]YLL  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1>OU~A"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U61 LMH  
Zm++5b`W/[  
template < typename Right > #n.v#FyNx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IQ~Anp^R  
  { 8::y5Yv]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GyxLzrp  
} D,FgX/&i/  
.-MJ5d:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^b$G.h{o!E  
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。 SJLs3iz_)  
%t1Z!xv_  
template < typename T >   struct picker_maker >,k2|m  
  { /FW$)w2{j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2Q%M2Ua  
} ; pBBKfv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '|v<^EH  
  { zT/woiyB`  
typedef picker < T > result; =c#mR" 1  
} ; P@5-3]m=  
|FlB#  
下面总的结构就有了: RhF< {U.  
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。 mKV31wvK}  
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。 pK_zq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .),9a,  
至此链式操作完美实现。 'zMmJl}\vd  
F/tRyq`D  
XS^du{ai  
七. 问题3 V8o, e  
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。 NL-PQ%lUA  
XknNb{. r  
template < typename T1, typename T2 > 6fBA #Kb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )G]J@36  
  { Xf{p>-+DL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /L! =##  
} "iK'O =M  
0lYP!\J3]%  
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: PV=sqLM~  
&n83>Q  
template < typename T1, typename T2 > RCK*?\m5  
struct result_2 Y}yh6r;i  
  { 4-'0# a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m%"=sX7/9  
} ; =Bh,>Kg  
@RoU   
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? mN R}%s  
这个差事就留给了holder自己。 g}9heR  
    -\ew,y  
;r]! qv:  
template < int Order > 6 9uDc  
class holder; /Q#eP m  
template <> l 8GAZ*+  
class holder < 1 > KiC,O7&<  
  { c1*^ \   
public : "8(8]GgYx  
template < typename T > !>K=@9NC|.  
  struct result_1 Dp} $q`F[  
  { 33hP/p%  
  typedef T & result; m#6p=E  
} ; qla=LS\-A+  
template < typename T1, typename T2 > b1=! "Y@  
  struct result_2 E J6|y'  
  { SwrzW'%A  
  typedef T1 & result; Ln\Gv/)  
} ; i#4E*B_-  
template < typename T > 2#UVpgX?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vZ=dlu_t  
  { u^VQwu6?G  
  return (T & )r; d] E.F64{  
} R \y qM;2  
template < typename T1, typename T2 > S!JLy&@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +f_3JL$  
  { V{qR/  
  return (T1 & )r1; qCm%};yt  
} $\20Vgu<  
} ; 0PUSCka'6  
U}<zn+SI#V  
template <> "zFTPL"  
class holder < 2 > R-f('[u  
  { 5g9K|-  
public : =fhRyU:C[z  
template < typename T > D42!#  
  struct result_1 |*]<*qnZt  
  { p8&rl|z|  
  typedef T & result; 1x+w|h  
} ; O#vIn}  
template < typename T1, typename T2 > 0? KvR``Aj  
  struct result_2 YQO9$g0% ~  
  { `<R^ZL,  
  typedef T2 & result; HXqG;Fds(  
} ; b|@f!lA  
template < typename T > s cd}{Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3%N!omAe  
  { N{!@M_C^%R  
  return (T & )r;  10_@'N  
} L9z5o(Aa  
template < typename T1, typename T2 > }:b) =fs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c^,8eb7c  
  { %IUTi6P l  
  return (T2 & )r2; 6WLq>Jo  
} de"+ABR  
} ; 86Xf6Ea  
dFnu&u"  
_C$SaQty[Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 79'N/:.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dW|S\S'&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5 ^tetDz}  
H|;BT  
return l(i, j) = r(i, j); GM@0$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;|Rrtf9  
?SoRi</1  
  return ( int & )i; hBW,J$B  
  return ( int & )j; p;2NO&  
最后执行i = j; emS7q|^  
可见,参数被正确的选择了。 >~G _'~_f  
%i.;~>  
wF['oUwHH  
$\nAGmp@  
c 9zMI  
八. 中期总结 @c%h fI  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: gBXbB9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r5!Sps3B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w"E.Va  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F8*P/<P1cK  
gBy7 q09r  
- I j  
KMV&c  
j"P}Wn  
4Mj cx.21  
九. 简化 p+{*&Hm5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &8Oy*'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XZpF<7l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %4h$/~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f\vg<lca  
  +-*/&|^等 3*<~;Z' z4  
2. 返回引用。 EwOi` g  
  =,各种复合赋值等 E#M4{a1  
3. 返回固定类型。 V#d8fRm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /y5a~3  
4. 原样返回。 +{ {'3=x9  
  operator, *JY2vq  
5. 返回解引用的类型。 aK'%E3!~=x  
  operator*(单目) 8$6^S{M3  
6. 返回地址。 !K_ ke h  
  operator&(单目) 7|pF (sb0  
7. 下表访问返回类型。 jb!15Vlt"  
  operator[] @ u2 P&|:{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |(UkI?V  
  operator<<和operator>> !XrnD#  
fGDjX!3-S  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *Zk$P.]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H=>;M j  
Xx=c'j<  
template < typename Left > :|E-Dx4F6H  
struct value_return X!/  
  { aQ.mvuMa7'  
template < typename T > Qj/.x#T  
  struct result_1 WB>M7MI%  
  { ^CQVqa${]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c *]6>50  
} ; sT%^W  
m<e-XT  
template < typename T1, typename T2 > ^-pHhh|g  
  struct result_2 "_36WX  
  { Uz; pNWMk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SXm Hn.?  
} ; `]l*H3+hg  
} ; R"k}wRnxY  
SRpPLY{:F  
-JB~yO?0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z3Y(g  
V|zatMHs  
下面我们来剥离functor中的operator() I'T@}{h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u MM?s?q  
"A%JT3  
return l(t) op r(t) 4"y1M=he  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *Z=:?4u  
return op l(t) j= Ebk;6p  
return op l(t1, t2) A@k`$xevVj  
return l(t) op N\WEp?%~  
return l(t1, t2) op j?cE0 hz  
return l(t)[r(t)] >$iQDVh!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j69 2M.A  
xr'gi(.o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j5qrM_Chg  
单目: return f(l(t), r(t)); S2EeC&-AR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ojQjx|Q}  
双目: return f(l(t)); >`!Lh`n7_  
return f(l(t1, t2)); *1cl PK  
下面就是f的实现,以operator/为例 mk&`dr  
8 ,<F102(  
struct meta_divide ;Jq 7E  
  { xHY#"   
template < typename T1, typename T2 > 1 n<7YO7}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y)]x1I  
  { 6 P6Pl&  
  return t1 / t2; *#2]`G)  
} ;/]v mgl2  
} ; WT9 k85hqj  
7Eett)4  
这个工作可以让宏来做: xxC2F:Q?U  
9Jhc5G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ('7qJkV  
template < typename T1, typename T2 > \ ] M#OS$_O@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j* \gD  
以后可以直接用 zw,=mpf3_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^u[n!R\  
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 D 4fHNk)kZ  
(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。。。) Pn[R.u(l  
i[d@qp!H=  
@mB*fl?-  
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 Ps!~miN|>  
P7`sJ("#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > */JMPw&  
class unary_op : public Rettype Y &"rf   
  { TUV&9wKXo  
    Left l; |X$O'Gf#n  
public : Nn%[J+F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LU=`K4  
:yTpjC-S]  
template < typename T > pa@@S $(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;"77? )  
      { *[^[!'kT&  
      return FuncType::execute(l(t)); hLf<-NM  
    } 7 P$>T  
xJ18M@" j  
    template < typename T1, typename T2 > i{ " g 7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :n} NQzs  
      { 2!+saf^-,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m$X0O_*A  
    } qz .{[ l  
} ; +7]]=e<[E  
g~i%*u,Y<  
+jPs0?}s  
同样还可以申明一个binary_op [9S?  
R;68C6 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  aX'R&R  
class binary_op : public Rettype w`")^KXi  
  { e MT5bn  
    Left l; @ !UuK;  
Right r; ]a}K%D)H  
public : nA#FGfZ{Ge  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *$eMM*4  
sD[G?X  
template < typename T > Fuuy_+p@G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W"a%IO%'  
      {  @{|vW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lSu\VCG  
    } Z+*t=?L,,G  
_Bp{~-fO  
    template < typename T1, typename T2 > Qg\{d)X[N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SQ_w~'(  
      { l6wN&JHTh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nYc8+5CcK'  
    }  gh{Z=_  
} ; */ ~_3  
vCB0 x:/  
Y%B:IeF}  
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 W".: 1ov#B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bvK fxAih  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uFzvb0O`O  
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。 ?Thh7#7LM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LR5X=&k  
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?c n5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 drr n&y  
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) ah (lH5r  
下面是修改过的unary_op CQ`$' oy?W  
<oc"!c;T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sr+Y"R  
class unary_op 4*K~6Vh  
  { 5w# Ceg9  
Left l; 2tq~NA\#t  
  Kn !n}GtR  
public : 0"*!0s ~  
rLU+-_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y30e7d* qr  
z,"fr%*,N  
template < typename T > f ;[\'_.*  
  struct result_1 "5+x6/9b  
  { Z?7XuELKV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0KQDw  
} ; 8hK\Ya:mP  
e95x,|.-_  
template < typename T1, typename T2 > ># {,(8\  
  struct result_2 &ZmHR^Flz  
  { 2,nVo^13}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;U02VguC  
} ; 1${lHVx]  
_.ny<r:g  
template < typename T1, typename T2 > xzqgem`[\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \,b@^W6e>  
  { YhVV~bvz*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VOj{&O2c  
} 'D B4po.   
^WZcM#~TL  
template < typename T > |)7dh B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 2e?v8  
  { Fjc4[ C  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1Rrl59}5  
} }3"FQ/6C  
 o IUjd  
} ; bR6g^Yf  
Zi0B$3iOb  
:KJG3j?   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S-M| 6fv  
好啦,现在才真正完美了。 |m^qA](M  
现在在picker里面就可以这么添加了: 80p?qe  
C1/<t)^  
template < typename Right > \5]${vs&s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h;^H*Y&`  
  { 8op,;Z7Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ugZ-*e7  
} HW{si]~q  
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。 D 2U")g}U  
DH#n7s'b  
VI}.MnCa  
Ux<2!vh  
tAPr4n!  
十. bind (&=<UGY(w  
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。 _;;'/rs j  
先来分析一下一段例子 ?f\;z<e|  
Slk__eC  
 KKfC^g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E5#Dn.!~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %[x oA)0!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I$#B#w?!$r  
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。 0X`sQNx  
我们来写个简单的。 }\9elVt'2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Zd~l_V f  
对于函数对象类的版本: ] Q 'Ed  
7 +RsZu  
template < typename Func > -|?I'~[#(  
struct functor_trait 4oY<O  
  { #s'UA!)  
typedef typename Func::result_type result_type; BD)5br].  
} ; rQ^X3J*`  
对于无参数函数的版本: y?ps+ce93  
OZ/P@`kN.f  
template < typename Ret > =~OH.=9\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NA%(ZRSg(  
  { x >u \  
typedef Ret result_type; r[>=iim  
} ; i|z=q  
对于单参数函数的版本: m.F \Mn  
ZB+N[VJs)  
template < typename Ret, typename V1 > h)W?8XdM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $_j\b4]%  
  { <Ae1YHUY  
typedef Ret result_type; Dlc=[kf9  
} ; ,qx;kJJ  
对于双参数函数的版本: duCso M/  
m+f?+c6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M![aty@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (QO8_  
  { 7*!h:rg  
typedef Ret result_type; xq?9w$  
} ; _I("k:E7  
等等。。。 Mr5E\~K>s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @~4Q\^;NX  
e?Pzhh a  
template < typename Func > 5 A/[x $q  
struct func_return ,rvw E  
  { .RI{\i`  
template < typename T > j k%MP6  
  struct result_1 j{.P'5e@pZ  
  { $VWeo#b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H5L~[\ 5t  
} ; VtNY~  
:YL`GSl  
template < typename T1, typename T2 > aV^wTs#2I  
  struct result_2 8Z=d+}Gg<  
  { //SH=>w2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x@-bY  
} ; aoLYw 9  
} ; +=XDNSw  
(J c} K  
:UjF<V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PT9,R^2T!  
On[:]#  
template < typename Func, typename aPicker > ~Rs_ep'+Q2  
class binder_1 rf2+~B{$,  
  { y7K&@ Y  
Func fn; `Qf$]Eoft  
aPicker pk; "bO\Wt#Mf  
public : sh $mOy  
Z9:erKT   
template < typename T > Ca: jN0  
  struct result_1 T gpf0(  
  { *z2G(Uac  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iKy_DV;J  
} ; '$5.{o`s*1  
a ?LrSk`  
template < typename T1, typename T2 > byj}36LN62  
  struct result_2 JGP<'6"L$  
  { 9uV'# sR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'baew8Q#  
} ; \q2#ef@2  
CNC3">Dk~9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {-(}p+;z  
ZI'MfkEZ*  
template < typename T > ;Z\1PwT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EXlmIY4  
  { vvJ{fi  
  return fn(pk(t)); s "KPTV  
} $T\W'W R>  
template < typename T1, typename T2 > [@!.(Hp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D& Xh|}2A  
  { q[6tvPfkX  
  return fn(pk(t1, t2)); H%,jB<-.A  
} 9:|z^r  
} ; "<c^`#CWuO  
P8tpbdZE-  
l+6y$2QR  
一目了然不是么? gWt}q-@nRR  
最后实现bind hdL/zW7]  
{K\l3_=5qb  
QEKRAPw  
template < typename Func, typename aPicker > pwg$% lv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X?,ly3,  
  { AT){OQF8&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uFseO9F.2  
} \)\uAI-  
e):jQite   
2个以上参数的bind可以同理实现。 m `"^d #  
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。 /}G+PUk7  
k A`Z#yu  
十一. phoenix /.Yf&2X\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gB4&pPN  
iV h^;  
for_each(v.begin(), v.end(), P5u Y1(  
( dGxk ql  
do_ )tH.P: 1~,  
[ J~=bW\^I  
  cout << _1 <<   " , " wul$lJ?tE  
] K? ;_T$^K  
.while_( -- _1), Tr}z&efY  
cout << var( " \n " ) ^SP/&w<c  
) cE{hy 7cH  
); XILB>o.^3  
_a;E>   
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: I r8,=  
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 .hBq1p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G?:{9. (  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Yt]tRqrh;T  
\!!qzrq  
QucDIZ  
template < typename Cond, typename Actor > |Z]KF>S]  
class do_while l;*/F`>c  
  { PI KQ}aq=  
Cond cd; C,*3a`/2M^  
Actor act; HGuU6@~hu  
public : (HNxo{t  
template < typename T > ?hqHTH:PU  
  struct result_1 kEQ1&9  
  { G`n|fuv  
  typedef int result_type; LAe>XF-5  
} ; N$\'X<{  
eWKFs)C]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =mVWfFL  
7_OC&hhL  
template < typename T > ^!Y]l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MQs!+Z"m>  
  { #Tc]L<."  
  do 8fV.NCyE  
    { o1Bn^ w  
  act(t); 26SXuFJ@  
  } $w,?%i97  
  while (cd(t)); n$2Ia E;v  
  return   0 ; N>R\,n|I  
} 3.i$lp`t  
} ; #?x!:i$-  
Ck:RlF[6C  
2TFb!?/RQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #&V7CYJ  
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。 k#eH 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。 &zuPt5G|  
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。 D4@).%  
下面就是产生这个functor的类: <WXGDCj  
NCW<~   
q=I8W}Z i  
template < typename Actor > l#%qF Db  
class do_while_actor \9HpbCHr  
  { UB5CvM28  
Actor act; \ a#{Y/j3  
public : 6?;U[eV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} % G'{G  
csh@C ckC8  
template < typename Cond > lN(|EI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OD@k9I[  
} ;  lu_kir~  
gxKL yZO!  
:Dt]sE _d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [b2KBww\  
最后,是那个do_ .uh>S!X, ]  
]%%I=r  
`w&A;fR! H  
class do_while_invoker <{ER#}b:O  
  { lEZODc+%Y  
public : 6TR` O  
template < typename Actor > v3p0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :d AC:h  
  { }3825  
  return do_while_actor < Actor > (act); "[wkjNf%  
} JXx[e  
} do_; Mb!b0  
w3 n6md  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &i(\g7%U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8"'Z0 Ey  
最后来说说怎么处理break和continue xK*G'3Ge  
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。 D(;jv="/  
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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