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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "@,}p\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o J;$sj  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, rguCp}r  
\d$!a5LF}  
_n>,!vH  
%&t<K3&Yh  
  class filler ,7K`[  
  { wz ~d(a#  
public : PBkt~=j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O]1(FWYy  
} ; tT?cBg{  
t |A-9^t'!  
(0y~%J  
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: WlBc.kFck  
s#=7IH30  
m5Di=8  
]}2ZttQ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '}bgLv  
;cN{a&  
n t7.?$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "vE4E|  
E\pL!c  
:${HQd+  
zu|\fP  
二. 战前分析 (n9g kO&8"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `~CQU  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 03S]8l  
HBx=\%;n  
Z^MNf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dy8r 9  
  /* --------------------------------------------- */ cY.bO/&l  
vector < int *> vp( 10 ); agW@ {c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ysf~|r4s  
/* --------------------------------------------- */ ,f;}|d:r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2Dj%,gaR  
/* --------------------------------------------- */ >%8KK|V{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )+t0:GwP`:  
  /* --------------------------------------------- */ =]Jd9]vi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _Qi&J.U>  
/* --------------------------------------------- */ *>qp:;,DKP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7,9=uk>0\  
M,mvys$  
R/>@ +  
PxkO T*  
看了之后,我们可以思考一些问题: PQ$%H>{  
1._1, _2是什么? +-CtjhoS  
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。 2n"V}p>8i#  
2._1 = 1是在做什么? N7 $I^?<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :^3LvPM  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 g0ly  
i3'9>"`  
@xYlS5{  
三. 动工 k4y 'b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: % 0+j?>#X  
1gN=-AC  
R>mmoG}MQ[  
]R9HyCl&a6  
template < typename T > qfRH5)k  
class assignment 5 -RsnF  
  { +<3X J7D  
T value; j@uOOhy  
public : (7=!+'T"  
assignment( const T & v) : value(v) {} RxWVe-Dg  
template < typename T2 > K':;%~I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o@i#|kx,  
} ; ?[Q3q4  
yx&51G$  
&/]Fc{]^$f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :;fHDU|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |kV*Jc k  
q6`b26  
mah JSz(3  
ktBj|-'>  
  class holder ZO$m["|  
  { v+#}rUTF  
public : 7f!YoW;1  
template < typename T > ^qQZT]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |My4SoOF  
  { FOy|F-j  
  return assignment < T > (t); k:F9. j%*  
} kH7(@Pa  
} ; 3e;^/kf<9  
=wOm}V8 N&  
OGg>#vj,s  
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: po Vx8oO8  
bU:EqW\(^  
  static holder _1; -^h' >.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k=JrLfD4  
T1Z;r*}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ={d>iB yq  
而不用手动写一个函数对象。 O5kz5b> Z  
A5R<p+t6  
,-d 0b0  
RA'M8:$  
四. 问题分析 $jI3VB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9s$CA4?HP  
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。 f"SD/]q-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m\r@@!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ![_*(8v}S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \T:i{.i  
6BbGA*%{  
五. 问题1:一致性 |G,tlchprs  
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?| "(z5{z?S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vyX\'r.~7  
r6} |hpJ8  
struct holder Q)" Nu.m &  
  { 7k9G(i[-+  
  // 3|4|*6  
  template < typename T > `e|0g"oP  
T &   operator ()( const T & r) const <vh/4  
  { kJzoFFWo$  
  return (T & )r; 6qoyiT%P&  
} [] `&vWZ  
} ; _'>oXQJ  
``Dq  
这样的话assignment也必须相应改动: s!&#c`=  
e .2ib?8  
template < typename Left, typename Right > {kCw+eXn?  
class assignment p~^D\jR.  
  { 'H&2HXw&2  
Left l; XJ` ]ga  
Right r; PHXZ=A+  
public : KB`!Sj\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L> 9V&\  
template < typename T2 > G{ sOR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aM2l2  
} ; 3z)Kz*xr  
r1.nTO%  
同时,holder的operator=也需要改动: o+QE8H43  
"2P&X  
template < typename T > r(aLEJ"u?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /F-qP.<D,r  
  { UAFwi%@!-q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vq5k+3W+  
} W<$Z=(_v  
gp^ 5#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6@e+C;j =  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iH@yCNE"  
cU@SIJ)  
return l(rhs) = r; v'qG26  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )5%'.P>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {QZUDPPR  
o/6-3QUak  
template < typename Tp > Wi2WRJdyu  
class constant_t Ib\iT:AJ  
  { v:o({Y 1Aq  
  const Tp t; 8V)^R(\;  
public : L%K\C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F\AX :  
template < typename T > ( Qcp{q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "@d[h,TM  
  { O QT;zqup  
  return t; #iWSDy  
} m&\h4$[kql  
} ; S<u-n8bv  
U,gti,IX^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2?,EzBeal  
下面就可以修改holder的operator=了 .k9{Yv0  
x~{;TZa[I  
template < typename T > {%{ `l-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `v}%33$hA  
  { 8J~1-;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !Mim@!5M  
} ^Au _U  
[y)`k@  
同时也要修改assignment的operator() mG`e3X6@-  
T[4<R 5}  
template < typename T2 > )h|gwERj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  eDJ fU  
现在代码看起来就很一致了。 ~aOuG5 XK  
./D$dbu3  
六. 问题2:链式操作 IlE_@gS8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UkHY[M7;  
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。 =gvBz| +  
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。 r8&^>4  
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。 OD 3f.fT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct On@<J&%  
_~tEw.fM5  
template < typename T > AfP 'EP0m  
struct result_1 RE=+ Dz{  
  { S h,&{z!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Nl9I*x^e  
} ; @qjfZH@  
]M[#.EX  
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: UybW26C;aU  
n;p:=\uN  
template < typename T > !F4@KAv  
struct   ref x^y"<  
  { /`;n@0k>2  
typedef T & reference; <[J[idY1he  
} ; a9Z%JS]  
template < typename T > Cb@3M"1:  
struct   ref < T &> "zY](P  
  { G0{H5_h  
typedef T & reference; M- 2Tz[  
} ; c$`4*6  
:nS;W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lR`'e0Lq  
$DC*i-}qFg  
template < typename T > P^Q[-e{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j:&4-K};Z`  
  { 8W+gl=C~  
  return l(t) = r(t); eo!zW  
} 6PF8 /@Nh  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8?O>ZZtu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )wtaKF.-  
KkMay  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,j ',x\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qcJft'>F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KZ e)K_1[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XJ+6FT/qss  
最后的布局是: -/dEsgO  
                Add o}'bv  
              /   \ )|<_cwz  
            Divide   5 dj&}Gedy  
            /   \ vhT_=:x  
          _1     3 G02m/8g3  
似乎一切都解决了?不。 +wk`;0sA  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /_-;zL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'QH1=$Su  
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: b2&V  
h2;z 4  
template < typename Right > +~U=C9[gj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uH^ PQ  
Right & rt) const ZRUhAp'<qj  
  { ?Jusl8Sm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wVA|!>v  
} Hj1 EGCA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7ji=E";.w  
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。 _0 snAt^iC  
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。 ]AS"z<  
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。 /Go K}W}  
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。 zMK](o1Vj  
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? kF V7l  
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: 0-3rQ~u  
do>"[RO  
template < class Action > UU}7U]9u  
class picker : public Action ) I@L+  
  { GfyX'(ge  
public : 3Gr&p6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;}.Kb  
  // all the operator overloaded c| ' w  
} ; 2#/p|$;Ec'  
d2ENm%q*PX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4*UP. r@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Cw,D{  
"] -],K  
template < typename Right > x@cN3O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #G,XDW2"w  
  { )Z@-DA*Q-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gS"Q=ZK"  
} 2+9 2Q_+  
jlKGXD)Q[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > af+}S9To  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 mKg@W;0ML  
^,2c-  
template < typename T >   struct picker_maker tnW;E\cR  
  { VZA3IbK}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t&814Uf&\  
} ; Ha ZFxh-(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [7"}=9  
  { ?SUQk55w  
typedef picker < T > result; DB&SOe  
} ; 6|;0ax4:P  
hZNEv|  
下面总的结构就有了: )hL^+Nn bR  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #cEq_[yI  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 coB6 rW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +|nsu4t,<  
至此链式操作完美实现。 {>.>7{7  
Ww87  
Cals?u#U=  
七. 问题3 iAQvsE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NFoZ4R1gy  
R/N<0!HZ  
template < typename T1, typename T2 > 8 G?b.NE^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V}`M<A6:  
  { *t =i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '=%i,  
} `QCD$=  
p6blD-v  
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: !=M/j}  
6bL"LM`s  
template < typename T1, typename T2 > rZ866\0  
struct result_2 Kpu<rKP`  
  { 4ROWz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (/q}mB  
} ; t+}uIp42<  
'{D%\w5{  
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? Hz4uZ*7\|  
这个差事就留给了holder自己。 5~yb ~0  
    ^X;JT=r  
U3q5^{0d/  
template < int Order > rAatJc"0  
class holder; U5wTGv4S|  
template <> v=+k"gm6  
class holder < 1 > pFH?/D/q  
  { )9pBu B  
public : #8qyg<F  
template < typename T > wR1K8b".DC  
  struct result_1 uk{J@&F  
  { &x/k^p=  
  typedef T & result; = P8~n2V  
} ; $pBr &,  
template < typename T1, typename T2 > (jneEo=vr  
  struct result_2 +wjlAqMQ  
  { ht$ WF  
  typedef T1 & result; |=OpzCs  
} ; <wqRk<  
template < typename T > 8ok7|DJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n=SzF(S[M  
  { `i{4cT8:  
  return (T & )r; 4}PeP^pj  
} %1@.7 uTN  
template < typename T1, typename T2 > DwC@"i.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IM|Se4;x  
  { 8ST~$!z$  
  return (T1 & )r1; |3W3+Rn!  
} FRD<0o/`  
} ; GHqBnE{B  
c8!j6\dC*  
template <> s=}~Q&8  
class holder < 2 > 6;[1Jz]?i  
  { dnLo(<{<U  
public : N)Qlkz$X  
template < typename T > &?fvt  
  struct result_1 X$ejy/+.  
  { .M`LUb"!  
  typedef T & result; S@;&U1@h  
} ; .2{6h  
template < typename T1, typename T2 > }$&);7(w  
  struct result_2 R\i]O  
  { C!oksI  
  typedef T2 & result; RbyF#[}  
} ; |^\ Hv5  
template < typename T > ``/y=k/au  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?cA8P.?^A  
  { aslNlH6  
  return (T & )r; _g^E%@'W  
} Rs^jk)Z:)  
template < typename T1, typename T2 > x*k65WO\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pi^ECSzQu[  
  { 8dYk3 sk  
  return (T2 & )r2; 4/ 0/#G#j  
} lsN /$ M|}  
} ; $&c<T4$d  
DHSU?o#jY  
8-W"4)@b  
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> >。 6eW1<p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {.0X[uAf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xop-f#U*  
s,{RP0|  
return l(i, j) = r(i, j); ktkn2Twa/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A?^A*e  
K*J4&5?/  
  return ( int & )i; L5i#Kh_  
  return ( int & )j; 1D 3 dYVE  
最后执行i = j; tRpL0 =y  
可见,参数被正确的选择了。 ,k`YDy|#e  
60.[t9pk6  
.rD#1)O  
{PP ^Rb)  
|>jqH @\P  
八. 中期总结 %N?W]vbra  
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: 6:SK{RSURC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >llwNT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EU&6 Tg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y^0HCp{  
<s59OdzP  
UpE1PLZlB  
|e.3FjTH  
GA%"w=M\  
~(*co[_  
九. 简化 ImT+8p a  
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。 troy^H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dn{19V. L  
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: -=v/p*v0o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r7wx?{~ 28  
  +-*/&|^等 P_^ |KEz  
2. 返回引用。 *h5ldP  
  =,各种复合赋值等 Occ8Hk/l.  
3. 返回固定类型。 Aspj*CDu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0|wKR|zW  
4. 原样返回。 ,/[dmoe  
  operator, /o}0oo5B  
5. 返回解引用的类型。 ozxK?AMgG  
  operator*(单目) b'Piymx  
6. 返回地址。 -?2&5YB  
  operator&(单目) H*:r>Lm=  
7. 下表访问返回类型。 1Q2k>q8  
  operator[] ,*O{jc`(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WMdz+^\(  
  operator<<和operator>> ? A^3.`  
:g]HB ,78  
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。 }fa%JN %E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n79DS(t  
g)zn.]  
template < typename Left > C6;](rN)N  
struct value_return LYxlo<f  
  { $'I$n  
template < typename T > 41f m}  
  struct result_1 (VF4FC  
  { V~gUMu4ot  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GQ8D j!8  
} ; Xj@    
K:lT-*+S  
template < typename T1, typename T2 > QVZ6;/  
  struct result_2 +%cr?g  
  { f4\p1MYQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4d3]pvv  
} ; 4'4s EjyA  
} ; w|UKMbRMU]  
] l qFht  
f'?6D+Yw~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,h)T(  
jP7+s.j>  
下面我们来剥离functor中的operator() D*2p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FoelOq6  
pl^"1Z=*  
return l(t) op r(t) NcY0pAR*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \kJt@ [w%  
return op l(t) i!+3uHWu`)  
return op l(t1, t2) JI#Enh!Lv  
return l(t) op JV6U0$g_S  
return l(t1, t2) op *U^\Mwp  
return l(t)[r(t)] "GC]E8&>H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u g$\&rM>  
Z=5}17kA  
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: YPJx/@Z`  
单目: return f(l(t), r(t)); uP'w.nA&2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -~GJ; Uw  
双目: return f(l(t)); `F`'b)  
return f(l(t1, t2)); Vh[o[ U  
下面就是f的实现,以operator/为例 lIc9, |FL  
%Fm;LQa ]  
struct meta_divide $(mdz)Cfy  
  { =&g}Y  
template < typename T1, typename T2 > aD3F!Sn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'jlXLb  
  { a>jI_)L  
  return t1 / t2; Ch&]<#E>`  
} XTXo xZ#w  
} ; 3Os3=Ix  
O.8m%ZjD  
这个工作可以让宏来做: )Ai%wCzw*  
F p=Q$J|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YKxA2`3v%  
template < typename T1, typename T2 > \ ;7=J U^@D@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s{EX ;   
以后可以直接用 ua>~$`@gX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /Rcd}rO  
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 2bG4 ,M  
(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。。。) TdOWdPvYj  
$=QO_t)?  
W%Nu]9T  
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 |l\/ {F  
lJ1xx}k{U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tq_X8X#p  
class unary_op : public Rettype K1{nxw!`  
  { &)}:Y!qiu  
    Left l; >xMhA`l  
public : t }C ^E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zZ0V6T}  
Cspm\F  
template < typename T > \kGtYkctZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7tO$'q*h  
      { nVA'O  
      return FuncType::execute(l(t)); |}y}o:(  
    } dX}dO)%m{  
YhK/pt43C  
    template < typename T1, typename T2 > ){|Lh(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UNLNY,P/!)  
      { N}<U[nh'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .wOLi Ms  
    } JkDZl?x5  
} ; 'Mhdw}  
W_n.V" hN  
{%~ Ec4r  
同样还可以申明一个binary_op f]65iE?x  
ewPdhCK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bo(l!G  
class binary_op : public Rettype BU{ V,|10a  
  { .wn_e=lT  
    Left l; tpzdYokh >  
Right r; RKb3=} *C  
public : m)2hl~o_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wyEgm:Vt  
[!efQap  
template < typename T > -"fq34v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -t#a*?"$w  
      { o5@P>\ u>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lXy@Cf  
    } |3o@I uGt  
*K)53QKlE  
    template < typename T1, typename T2 > 6]49kHgMhe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eL4@% ]o  
      { "T[jQr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 69[k ?')LM  
    } zszx@`/3  
} ; qfe%\krN{i  
u)]sJ1p  
5Cka."bQ  
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 &b8D'XQu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J%B?YO,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zQfxw?~A  
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。 yC$7XSr=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #$)rwm.jW?  
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。。。 H pfI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =W^L8!BE'  
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) Z6ex<[`I  
下面是修改过的unary_op ?kefRev<#h  
R6.#gb8^oS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +34jot.!  
class unary_op 3!UP>,!  
  { 3`q`W9  
Left l; oob0^}^  
  aJ@qB9(ZBe  
public : ]}c=U@D,9  
. M $D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a{.n(M  
pD/S\E0@t  
template < typename T > H<?yG->  
  struct result_1 55KL^+-~  
  { `t2! M\)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CU&,Kq@  
} ; 9xp ;$14  
|?W   
template < typename T1, typename T2 > 8{ e 3  
  struct result_2 ;S j* {  
  { 0P >dXd)T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yln.E vJjD  
} ; E:OeU_\  
AtYYu  
template < typename T1, typename T2 > Tr!X2#)A!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N^at{I6C  
  { KPqI(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =MLL-a1  
} ir?9{t/()  
oI/ThM`=q  
template < typename T > i*>yUav"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <3CrCEPC  
  { w;_=$L'H&G  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7NEn+OI4  
} AV! cCQ  
Inoou 'jX  
} ; +y(h/NcQ  
v[GHqZ  
g H.^NO5\'  
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 J6P Tkm}^  
好啦,现在才真正完美了。 q;JQs:U!  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;hDr+&J|  
C(hg"_W ou  
template < typename Right > + k:?;ZG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?Fv(4g  
  { Lo4t:H&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h^,a 1'  
} 1jVcL)szU  
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。 u>#'Y+7  
x$I>e  
MG>;|*$%  
,//=yW  
=G6@:h=  
十. bind #n r1- sf|  
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。 M$9h)3(B  
先来分析一下一段例子 y0]O 6.{  
sqRuqUj+  
G= e[TR)i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,Nh X%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RPwSo.c4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Cv33?l-8%_  
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。 *^()el,d  
我们来写个简单的。 ]ghPbS@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $la,_Sr  
对于函数对象类的版本: Y.J$f<[R  
~~mQ  
template < typename Func > (z{xd  
struct functor_trait uyIA]OtyN  
  { GYO"1PM  
typedef typename Func::result_type result_type; 9:s!#FYFM  
} ; ?=&*6H_v  
对于无参数函数的版本: =j-{Mxb3  
3E-&8x7uYR  
template < typename Ret > O8%/Id  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KW\`&ki  
  { \)*qW[C$a  
typedef Ret result_type; H#K|SSqY?  
} ; ,H8P mn?  
对于单参数函数的版本: tTal<4  
uDR(^T{g#  
template < typename Ret, typename V1 > X,~C&#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Xo b##{P3  
  { PX] v"xf  
typedef Ret result_type; A:(uK>5{Kk  
} ; Y!zlte|P  
对于双参数函数的版本: 62) F  
v80 e]M!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > he@swE&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > = 1C9lKm  
  { %VCHM GP=  
typedef Ret result_type; wvD|c%   
} ; GU`2I/R  
等等。。。 KV2X[1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &CgD smJo#  
NT0q!r/!  
template < typename Func > = 4L.  
struct func_return e!#:h4I  
  { wuCODz@~  
template < typename T > t [f]  
  struct result_1 , {^g}d8  
  { %|Vq"MW,I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1ARIZ;H  
} ; ^Ue>T 8  
W;7cF8fu4  
template < typename T1, typename T2 > a9%# J^ !  
  struct result_2 [/FIY!nC?  
  { BZ.H6r'Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?~"RCZ[;.f  
} ; u-,=C/iU  
} ; ^)WG c/  
cVN|5Y   
rnUe/HjH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :B im`mHl  
\TjsXy=:)  
template < typename Func, typename aPicker > P$Nwf,d2u  
class binder_1 kq+L63fZ  
  { HUH=Y;  
Func fn; ;IyQqP#,<  
aPicker pk; q-'zZ#  
public : 8l6R.l  
1QThAFN  
template < typename T > :7gIm|2"]  
  struct result_1 {8eNQ-4I  
  { _:J! |'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q4{ 6@q  
} ; {.v+ iSM  
zrcSPh  
template < typename T1, typename T2 > S[Et!gj:  
  struct result_2 F{v+z8nW  
  { L]Uy+[gg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `J;_!~:  
} ; x(A .^Yz  
GKX#-zsh79  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IIzdCa{l  
n=`UhC  
template < typename T > EG,RlmcPp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @>?&Mw\c  
  { Xh5 z8  
  return fn(pk(t)); &W1c#]q@r  
} P6 9S[aqW  
template < typename T1, typename T2 > 7+fFKZFKF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ne%ckW?ks  
  { Gmc0yRN  
  return fn(pk(t1, t2)); /J^yOR9  
} O3S_P]{*ny  
} ; mU;TB%#)  
8d-_'MXk3  
d bw`E"g  
一目了然不是么? Y%2<}3P  
最后实现bind J}BS/Tr}=  
9i n&\  
b1-JnEc  
template < typename Func, typename aPicker > =KkHck33  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JVRK\A|R  
  { J^U#dYd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *g7dB2{  
} > >p3#~/  
tcfUhSz,I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uCx\Bt"VI  
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。 Pt E>08  
R ~#\gMs  
十一. phoenix -Y D6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7 yK >  
5E$)Ip  
for_each(v.begin(), v.end(), WSL_Dc  
( tR1 kn&w  
do_ ~Os~pTo  
[ ip~PF5  
  cout << _1 <<   " , " ?_IRO|  
] 1 Nv_;p.{  
.while_( -- _1), K*>lq|i u  
cout << var( " \n " ) 6tVB}UKs  
) 6#v"+V  
); ZhW>H  
Y<l{DmrsA  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |iJ37QIM  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S7@.s`_{w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G0^NkH,k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VHJOj  
F]x o*  
'6WaG hvO  
template < typename Cond, typename Actor > 1qtu,yIf  
class do_while in$Pk$ c  
  { X2~>Z^, U  
Cond cd; '~2;WF0h  
Actor act; k? X7h2  
public : zgV{S Qo  
template < typename T > Drz#D1-2  
  struct result_1 -W2 !_  
  { L]cZPfI6  
  typedef int result_type; a8''t_Dp  
} ; s-[_%  
xDm^f^}>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =JY9K0S~  
wj /OYnMw  
template < typename T > &jr'vS[b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8sLp! O;f2  
  { b+,u_$@B  
  do qhc3 oRe  
    { 7YrX3Hx 8  
  act(t); 46Vx)xX  
  } YQLp#  
  while (cd(t)); |}t[- a  
  return   0 ; ;vnG  
} \^i/:  
} ; %&0_0BU  
8V?O=3<a  
HsO4C)/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B/7c`V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Cwl#(; @  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0& 54xP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `L/\F,  
下面就是产生这个functor的类: NLf6}  
l*rli[No  
D=i)AZqMPp  
template < typename Actor > y ~7]9?T  
class do_while_actor 0x*L"HD  
  { T_i]y4dg  
Actor act; _Gv n1"l  
public : |5^tp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e4ym6q<6!  
kO>F, M  
template < typename Cond > .IXkdy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,onOwPz  
} ; fL>>hBCqC  
bdEc ?  
8bd&XieE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [9Q}e;T  
最后,是那个do_ v2][gn+58  
WW\t<O;z  
k` cz$>  
class do_while_invoker :+: vBrJm  
  { eD2u!OKW!  
public : [oqb@J2  
template < typename Actor > =^#^Mq)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b ;A(6^V  
  { <?zn k8|  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6qp2C]9=  
} VPBlU  
} do_; ZUPlMHc  
pCb3^# &o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9M8 n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _\uyS',  
最后来说说怎么处理break和continue /i.3v45t"  
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。 ~;> psNy  
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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