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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [6O04"6K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )X7e$<SU*  
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, 4S'[\ZJO  
E3y6c)<  
U?^OD  
lco~X DI  
  class filler -&@]M>r@  
  { $+7ci~gs  
public : *U M! (  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YdK _.t0Mu  
} ; T0;u+$  
p Z"o@';!  
p=2zS.  
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: =D{B}=D\IM  
Dh2#$[/@1  
HC?0Lj  
P= e4lF.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /CH(!\bQ  
h iAxh Y  
oL#xDG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]+mjOks~  
r)Or\HL  
WPtMds4  
DTPay1]6  
二. 战前分析 )Ea8{m!   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \WcB9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [ne" T  
4b]_ #7Qm  
#hpIyy%n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d`85P+Qen|  
  /* --------------------------------------------- */ |P>|D+I0  
vector < int *> vp( 10 ); XjxPIdX_H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #$FY+`  
/* --------------------------------------------- */ n"iNKR>nW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "@4ghot t  
/* --------------------------------------------- */ :VJV5f{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b"Zq0M0 l  
  /* --------------------------------------------- */ {H+?z<BF<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J,RDTXqn  
/* --------------------------------------------- */ 3&$Nd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #VO.%H}i  
!5&%\NSv  
i=-8@  
WK*S4c  
看了之后,我们可以思考一些问题: R+d< fe  
1._1, _2是什么? 3B;}j/h2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3I]Fdp)'  
2._1 = 1是在做什么? 7RD$=?oO'  
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。 RE 9nU%!  
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。 MA$Xv`6I\  
fSjs?zd`  
T(JuL<PB  
三. 动工 $6# lTYN~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5Q|sta!  
Q{[@`bZB  
vu<#wW*9  
_|X7 n~  
template < typename T > n08; <  
class assignment ;Xyte  
  { Q70bEHLA  
T value; |:N>8%@6c  
public : * MEe,4  
assignment( const T & v) : value(v) {} e{0L%%2K  
template < typename T2 > Ew]<jF|.#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c yP,[?N  
} ; H'Ln P>@n#  
PS$k >_=t  
z{|LQt6q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >ukQ, CE~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )km7tA 0a  
(8G$(MK  
/=T H08  
XMw.wQ '?  
  class holder '#W_boN  
  { W^k,Pmopy  
public : >fH*XP>(  
template < typename T > vr4O8#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0cFn{q'u  
  { N xFUO0O3  
  return assignment < T > (t); @(>XOj?+  
} @o&Ytd;i  
} ; ?Wa<AFXQ  
2d8=h6  
6{.J:S9n   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !R6ApB4ZI  
3$_*N(e  
  static holder _1; 7}%H2$Do  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ybE[B}pOeZ  
bAiJn<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s"coQ!e1.  
而不用手动写一个函数对象。 Bc<n2 C0  
TF\sP8>V  
4mJFvDZV`  
|1Hc&  
四. 问题分析 0% +'  
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。 8_a3'o%5  
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。 !y. $J<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \ I:.<2i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aMJ;bQD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {cR=N~_EO  
Rh<N);Sl7  
五. 问题1:一致性 +c) TDH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %i"}x/CD[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EnJ!mr  
=EpJZt  
struct holder _mk5^u/u  
  { 1TZPef^y  
  // 7"cv|6y|  
  template < typename T > \|t{e8}  
T &   operator ()( const T & r) const f4"4ZVcr  
  { o @KW/RN"  
  return (T & )r; LuS+_|]x  
} k ZxW"2  
} ;  iSiDSeW8  
rwgsXS8W6  
这样的话assignment也必须相应改动: J +q|$K6  
YeyGN  
template < typename Left, typename Right > lhO2'#]i  
class assignment Pl78fs"L@  
  { ]?&FOzN5$P  
Left l; g5Td("& n  
Right r; /:p8I6;  
public : RJ}#)cT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wkBL=a  
template < typename T2 > 3?`"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?WHy0x20  
} ; =~jA oOC@  
<2<87PU  
同时,holder的operator=也需要改动: P1V1as  
;#/0b{XFj  
template < typename T > S GM!#K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IzUo0D*@  
  { &{z<kmc$6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P^i.La,  
} < kP+eD  
d#>y}H9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *7RvHHf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CT*,<l-D  
3ZojE ux`  
return l(rhs) = r; <kbyZXV@K  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 KOSQQf o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }l;Lxb2`  
~pz FZ7n4  
template < typename Tp > tsv$r$Se  
class constant_t u|fXP)>.  
  { ]db@RbaH  
  const Tp t; 5<+KR.W  
public : K5k?H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h{_*oBa  
template < typename T > %e_"CS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qf@iU%G  
  { f$F*3  
  return t; j*3}1L4P  
} sbS~N*{E  
} ; Ns=AjhLc z  
ZnfNQl[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +iA=y=;blH  
下面就可以修改holder的operator=了 NXU`wnVJ  
; Lql_1  
template < typename T > *e/K:k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T3pdx~66  
  { BX< dSK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AGq>=avv  
} 9 wh2f7k  
]'h; {;ug  
同时也要修改assignment的operator() XG 0v  
RU&_j* U  
template < typename T2 > _Qd,VE 8u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o6L9UdT   
现在代码看起来就很一致了。 >/^#Drwb!i  
2UadV_s+s  
六. 问题2:链式操作 S$[k Q|Am  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rU2iy"L  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kWW w<cA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 F L=,YP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6`\ya@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Cifd21v4  
I%lE;'x  
template < typename T > M1!pQC_9  
struct result_1 \Fb| {6+  
  { Qe$k3!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jH *)%n5,\  
} ; Q8qz*v]{  
=Ho"N`Qy  
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: lMifpK  
h(' )"  
template < typename T > t"AzI8O  
struct   ref } !s!;BOx  
  { ycr"Y|  
typedef T & reference; Wa'sZ#  
} ; Q-eCHr)  
template < typename T > %2l7Hmp4H  
struct   ref < T &> uT_!'l$fr  
  { JPx7EEkZR4  
typedef T & reference; ;#k-)m%  
} ; q/gB<p9  
(@sp/:`6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R,_d1^|*w  
>e&:`2%.  
template < typename T > Y+-xvx :  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6Bt=^~d  
  { m{%t?w$Au  
  return l(t) = r(t); ;4#D,zlO^  
} !<n"6KA.  
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。 |m G7XL,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0ejdKdYN  
,|T7hTn=  
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 BavO\{J#|0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SpSnoVI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b=[?b+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z1V#'$_5-  
最后的布局是: 6Y384  
                Add 6oL1_)  
              /   \ Mi7y&~,  
            Divide   5 #D%ygh=  
            /   \ *cv}*D  
          _1     3 !1sU>Xb4J  
似乎一切都解决了?不。 )Y]/^1hx  
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。 5#JJ?  
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。 ;/8{N0  
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: [=TCEU{"~  
SU%DW4 6  
template < typename Right > UlovXb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v3RcwySk  
Right & rt) const V5rp.~   
  { ^]c6RE_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tj1JB%  
} qr(`&hB-L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4? (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。 8;\sU?  
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。 g!J0L7 i|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /Z%>ArAx  
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。 I!: z,t<  
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? 4Yjx{5QSAG  
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: y2yKm1<Ru<  
"^CXY3v  
template < class Action > F} DUEDND*  
class picker : public Action eiMH['X5  
  { 6[dur'x  
public : @,H9zrjVFZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u5E]t9~Pq  
  // all the operator overloaded f-RK,#^?,  
} ; E;(Rm>lB  
&Ral+J  
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。 ^ @=^;nB  
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: w!3>N"em  
/2uQCw&x-  
template < typename Right > "HIXm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const % 4 ~l  
  { :`,3h%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =tdSq"jh  
} m}Y0xV9  
` $5UHa2/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sq0 PBEqq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Y:QD   
": ;@Hnb/  
template < typename T >   struct picker_maker i6PM<X,{;  
  { '/%zi,0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UVu DQ  
} ; DPHQ,dkp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^>$P)=O:v  
  { ]F*3"y?)2  
typedef picker < T > result; <,%:   
} ; `iG,H[t+j  
VM=+afY5M  
下面总的结构就有了: D&:yMp(  
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。 o4^Fo p  
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。 yX/";Oe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NY B[Zyp  
至此链式操作完美实现。 12`_;[37  
'3(l-nPiG^  
\ZXLX'-  
七. 问题3 7*H:Ob)9k  
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。 x8#ODuH  
SAv<&  
template < typename T1, typename T2 > `k{& /]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {bNXedZ\  
  { omX?Bl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $.mQ7XDA9  
} ]o/|na*  
<fO4{k*&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: o>D  
'` CspY  
template < typename T1, typename T2 > h5zVGr  
struct result_2 t!;/Z6\Pb  
  { y }2F9=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `TKD<&oL  
} ; 3tS~:6-/  
)9nElb2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YE+$H%Jl!  
这个差事就留给了holder自己。 -M5=r>1;  
    >H|` y@]  
9ptFG]lZ  
template < int Order > '_0]vupvY  
class holder; ?(zoTxD  
template <> QDmYSY$  
class holder < 1 > #=e;?w  
  { c9Es%@]  
public : =([av7  
template < typename T > f^Bc  
  struct result_1 dfj\RIV8  
  { %'Xk)-+y  
  typedef T & result; Z'v-F^  
} ; T6 #"8qz<  
template < typename T1, typename T2 > 'W. V r4  
  struct result_2 v6a]1B   
  { Jc*XXu)  
  typedef T1 & result; k)(Biz398E  
} ; Y;J*4k]  
template < typename T > _O:WG&a6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F1azZ (  
  { 3ha|0[r9  
  return (T & )r; -\$`i c$"1  
} Kf,-4)  
template < typename T1, typename T2 > xBnbF[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zf*r2t1&P  
  { KU&G;ni2  
  return (T1 & )r1; _Tm0x>EM  
} ?[)S7\rP  
} ; r8MZvm2  
/i|z.nNO  
template <> ': F}3At  
class holder < 2 > Fw4*  
  { 8Z#j7)G  
public : eARk QV  
template < typename T > ?h\mk0[  
  struct result_1 Bd0eC#UGkQ  
  { ;^k7zNf-  
  typedef T & result; o,Z{ w"  
} ; *iX e^<6v  
template < typename T1, typename T2 > N> Jw  
  struct result_2 zzpZ19"`1  
  { obClBO)@Y  
  typedef T2 & result; EmVuwphv  
} ; 2-If]Fc  
template < typename T > ]hw-Bu\{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '{?C{MK3Q  
  { YhKZ|@  
  return (T & )r;  NY  
} _uxPx21g}  
template < typename T1, typename T2 > *6ZCDm&N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SqPtWEq@P  
  { Sq]pQ8  
  return (T2 & )r2; jB$SUO`*  
} g;p)n  
} ; H3/caN:  
Y0uvT7+[hi  
` vk0c  
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> >。 7G2PMe;$m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \y Hen|%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q%=YM4;  
$+= <(*  
return l(i, j) = r(i, j); T8J4C=?/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) haSM=;uPM  
Gy29MUF  
  return ( int & )i; !R{R??  
  return ( int & )j; n[+'OU[  
最后执行i = j; $ACx*e%  
可见,参数被正确的选择了。 oW}!vf3z  
T`YwJ6N  
]Tp U"JD  
H ZJL/=;  
=C7 khE  
八. 中期总结 pgc3jP!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U5ZX78>a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qc-,+sn(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5fjd{Y[k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !|{IVm/J  
mNmUUj9z  
&k>aP0k"  
`$;+g ,  
@uleyB  
3x*z\VJ  
九. 简化 s&PM,BFf  
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。 |w&~g9   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uGtV}-t:  
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: 93%{scrm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <-C!;Ce{  
  +-*/&|^等 BNm4k7 ]M  
2. 返回引用。 7ET jn)%bs  
  =,各种复合赋值等 GuQRn  
3. 返回固定类型。 eQN.sl5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JNU/`JN9f  
4. 原样返回。 I2Ev~!  
  operator, TRvZ  
5. 返回解引用的类型。 Pe7e ?79  
  operator*(单目) !XE aF]8  
6. 返回地址。 UGKaOol.  
  operator&(单目) ?bX  
7. 下表访问返回类型。 ~5aE2w0K   
  operator[] lJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HOW7cV'X  
  operator<<和operator>> .J.vC1 4gi  
b[^{)$(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6 vs3O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `aSM8C\  
Y*YFB|f?  
template < typename Left > P_4DGW  
struct value_return L ubrn"128  
  { cnNOZ$)  
template < typename T > v"lf-c  
  struct result_1 gT52G?-  
  { je%M AgW`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P~7.sM  
} ; H[&@}v,L  
>IvBU M[Rt  
template < typename T1, typename T2 > VV3}]GjC  
  struct result_2 QTJu7^ O9  
  { JJk#,AP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a:!uORQby  
} ; D_D,t8_Y  
} ; /XpSe<3  
C3;[e0.1b  
UZxmh sv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GrI&?=S^  
ocA]M=3~k  
下面我们来剥离functor中的operator() wT_^'i*@I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o#hI5  
5~VosUp e7  
return l(t) op r(t) C7"HQQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?-~I<f ]_  
return op l(t) DguB  
return op l(t1, t2) !q /5yEJ>h  
return l(t) op WStnzVe  
return l(t1, t2) op T 1Cs>#)  
return l(t)[r(t)] '1+.t$"/tU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "Ai6<:ml  
1"E\C/c  
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: F+aQ $pQ  
单目: return f(l(t), r(t)); :F(9"L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d]B= *7]  
双目: return f(l(t)); }[=YU%[o:  
return f(l(t1, t2)); \ aKd5@  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?S`>>^  
iD_T P  
struct meta_divide NB)t7/Us  
  { F? ]N8W  
template < typename T1, typename T2 > g:~+P e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TipHV;|e  
  { %v=!'?VT  
  return t1 / t2; Os&1..$Nb  
}  H!eh J$[  
} ; -Zy)5NB-tZ  
o:\XRPB  
这个工作可以让宏来做: x-Z^Q C  
c~Kc7}I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7 `Du5>b8  
template < typename T1, typename T2 > \ _/x& <,3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9M2f!kJP$  
以后可以直接用 v*TeTA %  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WmVVR>0V|  
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 K8Zt:yP  
(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。。。) 3 N%{B  
tbG8MXX  
sBjXE>_#)  
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 :YvbU Y  
I,P!@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J W"  
class unary_op : public Rettype uLW/f=7 L  
  { L#j/0IHD  
    Left l; i\x~iP&F$  
public :  Alu5$6X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $WaZ_kt  
i^g~~h F  
template < typename T > zO.6WJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rc9<^g`  
      { mK\aI  
      return FuncType::execute(l(t)); ;'1Apy  
    } r%-n*_?.s  
TA;,>f*  
    template < typename T1, typename T2 > uBeNXOre  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n t HT  
      { " i`8l.Lc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qx%jAs+~  
    } >]/dOH,A  
} ; 'lQYJ0  
~ x`7)3  
^, wnp@  
同样还可以申明一个binary_op m5gI~1(9  
Oxa5Kfpa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > el*9 Ih  
class binary_op : public Rettype ~3 @*7B5Q  
  { *.8:'F  
    Left l; *8-p7,D  
Right r; otnV-7)@  
public : 0vckoE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _S5gcPcF"  
!; WbOnLP  
template < typename T > -1mvhR~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d}% (jJ(I  
      { `o-*Tr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lU$X4JBzS  
    } ^x3EotQ\  
z93nYY$`Y  
    template < typename T1, typename T2 > 1v]t!}W:6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W-Of[X{<  
      { ZNy9_a:dX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I9/KM4&  
    } %UG/ak%z  
} ; ^pw7o6}  
=uc^433.  
ha>SZnKD{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?`i|" y #  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b%<jUY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P#bm uCOS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]Zv ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =ZMF]|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1 ypjyu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jkCHi@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *1,=qRjL  
下面是修改过的unary_op )0F^NU  
RAOKZ~`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lko3]A3  
class unary_op ULu O0\W  
  {  8bGD  
Left l; c}cG<F  
  %&1$~m0  
public : E7 L bSZ  
X|)Il8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B$`d&7I;D  
p XNtN5@FQ  
template < typename T > ZIy(<0  
  struct result_1 d~/xGB`<  
  { o@',YF>OQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s kY0\V  
} ; Xv&%2-V;  
w3d\0ub  
template < typename T1, typename T2 > j]Ua\|t  
  struct result_2 ]!-R<[b 6  
  { f~iML5lG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xky@[Td*  
} ; wOM<X hZ  
U,d2DAvt  
template < typename T1, typename T2 > v C-[#]<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T7s+9CE  
  { `W="g6(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,i;9[4QMX  
} o[imNy~~  
4V>vg2 d  
template < typename T > Tz2x9b\82  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > XZg@?Iw  
  { !,R  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8z0Hx  
} rNxG0^k(  
G\uU- z$)  
} ; W n6,U=$3  
IY~ {)X  
5@iy3olP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Sn0Xl3yr  
好啦,现在才真正完美了。 sB8p( L  
现在在picker里面就可以这么添加了: %'kX"}N/  
epYj+T  
template < typename Right > +O,V6XRr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ho>p ^p  
  { QdirE4W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p>!1S  
} (\tq<h0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 FfjC M7?  
O2$!'!hz  
_3I3AG0e  
cS5w +`,L  
^`/V i  
十. bind (+@faP   
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。 Lq%[A*`^  
先来分析一下一段例子 c.\:peDk  
svF*@(- P#  
EJv!tyJ\[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;+r0 O0;9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @H3|u`6V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s~/57S  
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。 ]m RF[b$  
我们来写个简单的。 V02309Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: & 8zk3  
对于函数对象类的版本: q~mcjbLz  
^sJ1 ^LT  
template < typename Func > :S#eg1y.w]  
struct functor_trait ADTU{6UPS  
  { W;5N04ko  
typedef typename Func::result_type result_type; X3 <SP  
} ; Yo>%s4_,  
对于无参数函数的版本: DCz\TwzU  
N4' .a=1  
template < typename Ret > 3HXh6( e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z/pDOP Ku  
  { Xx=K?Z?3.  
typedef Ret result_type; F=:F>6`  
} ; W&Y4Dq^  
对于单参数函数的版本: /95FDk>  
G &m>Ov$#&  
template < typename Ret, typename V1 > [;)~nPjI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :U7;M}0  
  {  n})  
typedef Ret result_type; imC&pPBB/G  
} ; :m)c[q8  
对于双参数函数的版本: UzXDi#Ky  
* .oi3m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \%Pma8&d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R%Kl&c  
  { t!NrB X  
typedef Ret result_type; FLw[Mg:L  
} ; AsV8k _qZL  
等等。。。 GcPB'`!M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XA=|]5C  
mI2|0RWI)l  
template < typename Func > SB5@\^  
struct func_return rHH#@ Zx  
  { rD_Ss.\^g  
template < typename T > ~4l6unCI  
  struct result_1 "X\q%%P=?  
  { =B1`R%t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7MR:X#2v>  
} ; FuIWiO(  
Z#H@BWN7  
template < typename T1, typename T2 > dP$y>%cB  
  struct result_2 Vjv6\;tt8  
  { L2:oZ&:u`J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e,PQ)1  
} ; %w;1*~bH  
} ; m~b#:4D3  
0:~gW#lD  
J+-,^8)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K+(m'3`  
c`Lpqs`  
template < typename Func, typename aPicker > vbW\~xf  
class binder_1 **"zDY*?W  
  { #sozXza\G  
Func fn; A0'tCq]?0  
aPicker pk; cuJ / Vc  
public : ,:\zXESy4  
qdg= Imx  
template < typename T > bvt-leA=  
  struct result_1 r>n8`W  
  { 1 8l~4"|fk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h5h-}qBA  
} ; 1"87EP   
_Eet2;9  
template < typename T1, typename T2 > D_L'x"  
  struct result_2 B' <O)"1w  
  { c~Q`{2%+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #l8K8GLuf  
} ; ;tZ}i4Ud  
F 5b]/;|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  p1[WGeV  
f)!{y> Q  
template < typename T > J~PTVR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FuRn%)DA5  
  { NpjsZcA  
  return fn(pk(t)); Br?++\  
} ~cWLu5  
template < typename T1, typename T2 > Pj^k pjV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~8S4Kj)%  
  { ]kU~#WT  
  return fn(pk(t1, t2)); SV$ASs  
} < :S?t2C  
} ; r)*_,Fo|  
3@#,i<ge:  
-0[>}!l=G  
一目了然不是么? n~L'icD[  
最后实现bind x %!OP\  
&QHA_+88W  
U/~Zk@3j  
template < typename Func, typename aPicker >  Wl}G[>P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `pn-fk  
  { ixUiXP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `K ~>!d_  
} #EwRb<'Em  
@idp8J [td  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O>{t}6o  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8DmX4*  
I=Lj_UF4  
十一. phoenix ln_EL?V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l7FZ;%&  
M zA  
for_each(v.begin(), v.end(), {;wK,dU  
( *AJezhR  
do_ ! 7#froh  
[ ,& {5,=  
  cout << _1 <<   " , " `OF g.R|  
] l"V8n BR`  
.while_( -- _1), &vGEz*F  
cout << var( " \n " ) o7Z#,>`2  
) x<j($iv  
); UBpM8/U  
(,Zz&3 AV  
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: 1[,#@!k@  
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 R _~m\P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aF_ZV bS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y0Q/B|&[  
xHR+((  
$T@xnZ  
template < typename Cond, typename Actor > :+X2>Lu$FA  
class do_while 'FvhzGn9Q  
  { 1]zyME  
Cond cd; %d~9at6-B  
Actor act; gEe W1:AB  
public : ]f+D& qZ B  
template < typename T > AF{7<v>/P  
  struct result_1 k}owEBsn}  
  { uR[PKLh  
  typedef int result_type; GqF.T#|  
} ; -p]`(S%  
AfbA.-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R2Fh^x  
clU3#8P!=  
template < typename T > 9jJ/ RXp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JCMEhI6d*  
  { Z~.]ZWj -  
  do E;+OD&|  
    { 1Tk\n  
  act(t); kA9 X!)2w  
  } \Q BpgMi(  
  while (cd(t)); g{f>j d  
  return   0 ; [OToz~=)  
} PX>\j&  
} ; M%dl?9pbq  
3[g++B."pC  
3Tte8]0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #p:jKAc3  
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。 !B38! L  
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。 DWevg;_]$(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;ZW}47:BS6  
下面就是产生这个functor的类: >[3,qP]E  
88L bO(q\d  
OgpH{"  
template < typename Actor > .}u(&  
class do_while_actor =D:R'0YH  
  { 7&S|y]$~  
Actor act; )-:f;#xJ  
public : g5YsV p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _WkcJe`  
7Mb t*[n  
template < typename Cond > +!Gr`&w*)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \:)o'-   
} ; >"My\o  
!/lY q;$R  
^Ypx|-Vu!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +53zI|I  
最后,是那个do_ H\>I&gC'  
xbC- ueEj  
kIZdN D&  
class do_while_invoker 2*;Y%NcP[  
  { hx;kEJ  
public : ^cXL4*_=  
template < typename Actor > blkJm9]v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^+l\YB7pD  
  { pD.@&J~  
  return do_while_actor < Actor > (act); -{sv3|P>  
} NqfDY  
} do_; *"bp}3$^^  
Y{:/vOj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [";5s&)q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3B|-xq;]I  
最后来说说怎么处理break和continue cNB$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。 $Lbe5d?\  
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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