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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >V ]*mS %K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nOL 25Y:  
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, Z1qATX Xf  
0YTtA]|`4  
-sGWSC  
{R6Zwjs  
  class filler HnYFE@Nl:U  
  { \M1M2(@pDJ  
public : MSrY*)n!>O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G Yy!`E  
} ; e P,XH{s  
LbmB([p  
1zEZ\G  
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: cxF?&0[mY  
UVQa af  
%RK\Hz2q3  
t,r&SrC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8=zM~v)   
p.W*j^';Q  
^7^bA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9^[5!SMzCj  
&>wce 5uV  
dp%pbn6w  
G \aLg  
二. 战前分析 y:|Xg0Kp  
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。 J,77pf!B  
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 ]oWZ{#r2  
:6Pc m3  
# |*,zIYo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y|qixpP  
  /* --------------------------------------------- */ 9OO_Hp#|9  
vector < int *> vp( 10 ); BD-c 0-+m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,oi`BOh  
/* --------------------------------------------- */ wDC/w[4:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O%Gsk'mo  
/* --------------------------------------------- */ lXL7q?,9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "8iyMP%8  
  /* --------------------------------------------- */ |?t8M9[Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {dr&46$p  
/* --------------------------------------------- */ zL!~,B8C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =='{[[J  
 lN`_0  
Dy!bj  
5}l#zj  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7)6Yfa]I%  
1._1, _2是什么? [E :`jY  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 d ;7pri)B  
2._1 = 1是在做什么? =QKgsgLh  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 q9]^+8UP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {ALBmSapK"  
A%czhF  
yU8Y{o;:  
三. 动工 QmkC~kK1.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8UY=}R2C  
pQ-^T.'  
LK-6z w5=(  
kI[O{<kQ  
template < typename T > mEc;-b f  
class assignment g KmRjK  
  { `J7Lecgo  
T value; f[I'j0H%  
public : pN f9  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]ieA?:0Hi  
template < typename T2 > _Ag/gu2-?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~FCSq:_  
} ; JLV}Fw  
AL$ Ty  
gW pT:tX-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qLi1yH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IWRq:Gw  
{s^ryv_}  
;F]|HD9  
OFL+Q~~C  
  class holder <{xAvN( :  
  { 5Z1Do^  
public : V-U  ^O45  
template < typename T > lXk-86[M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2WECQl=r  
  { ]Q_G /e  
  return assignment < T > (t); 4bJ2<j  
} #vZ]2Ud= 2  
} ; <GmrKdM  
hz|z&vyP  
{Ljl4Sp&  
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: ^?.:}  
]\mb6Hc  
  static holder _1; Fh4w0u*Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +FKP5L}  
2?7hUaHX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _M4v1Hr48  
而不用手动写一个函数对象。 Ac(irPrD  
=|&"/$+s  
A_*Lo6uII  
9n\#s~,  
四. 问题分析 -/7=\kao%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \V- Y,!~5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 j%y+W{Q[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #V,~d&_k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xjk|O;ak  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S^`9[$KH0  
Ty|c@X  
五. 问题1:一致性 0BP~ 0z  
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?| | xI_aYv*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 } fMFQA)  
E6-(q!"A  
struct holder N$a-i  
  { Bv]wHPun  
  // Y},GZ^zqy  
  template < typename T > G`lhvpifG  
T &   operator ()( const T & r) const xdU pp~}+.  
  { _$_CR\$  
  return (T & )r; T q; "_s  
} v%~ViOgL\  
} ; kQ'xs%Fw  
? /X6x1PN  
这样的话assignment也必须相应改动: x]+KO)I  
Y +yvv{01  
template < typename Left, typename Right > R/xCS.yl}  
class assignment !4cdP2^P  
  { uqeWdj*Y  
Left l; [Et\~'2w8=  
Right r; k)' z<EL6c  
public : CIvT5^}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 92_H!m/  
template < typename T2 > 'R5l =Wf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WWD@rnsVf  
} ; moI<b\G@  
'wq:F?viF  
同时,holder的operator=也需要改动: ^52R`{  
Tka="eyIj3  
template < typename T > mBkQ 8e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |Qm%G\oB?  
  { zV Li  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y6;9j=[  
} G'C^C[_W  
< io8 b|A  
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。 %= ;K>D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :@A;!'zpL  
OWfj<#}t+  
return l(rhs) = r; `;2`H, G'  
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。 Xn'>k[}<k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 19`0)pzZ*P  
-^Va]Lk  
template < typename Tp > <Py/uF|  
class constant_t \)kAhKtG  
  { 1vudT&  
  const Tp t; <$6E r  
public : FdHWF|D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _u5U> w  
template < typename T > x)mC^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9Bw5 t@  
  { 1/J*ki+?  
  return t; <bppu>&  
} r:Cid*~m  
} ; , .F+x}  
t ?'/KL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S|w] Q  
下面就可以修改holder的operator=了 7)wq9];w  
y~1php>2f1  
template < typename T > M<pgaB0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  Jl,x~d  
  { XKIJ6M~5k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ub&29Qte  
} >G7U7R}R  
q2i~<;Z)9  
同时也要修改assignment的operator() HjR<4;2  
bvTkS EN  
template < typename T2 > Hf|:A(vCx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w2AWdO6  
现在代码看起来就很一致了。 R;2 -/MT-  
D$ z!wV  
六. 问题2:链式操作 ?V&a |:N9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nEr, jd~f  
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。 K6hN N$F!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +q%goG8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 IvH+94[)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #+nv,?@  
<N&f >7  
template < typename T > `d#_66TLr  
struct result_1 +=$G6uR$  
  { DO{4n1-U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M/;g|J jM  
} ; ^Tmmx_Xw  
7|Y8^T s  
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:  t/(j8w  
)}5r s  
template < typename T > b7mP~]V  
struct   ref &T}e9 3]  
  { -&tiM v  
typedef T & reference; =p$Wo  
} ; 1t'\!  
template < typename T > Ne_>%P|I_  
struct   ref < T &> ')<$AMy1  
  { x|5/#H  
typedef T & reference; 5P x_vtqP  
} ; OD|&qsbL  
%R>MSSjvr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;oE4,  
;_*F [ }w  
template < typename T > K)OlCpHc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `BY`ltW  
  { eD0@n :  
  return l(t) = r(t); N%y FL  
} en)DN3  
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。 b L~<~gA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eyV904<F  
.jw)e!<\N  
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 ktRdf6:~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  VVY\W!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +a;j>hh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3iTjM>+>  
最后的布局是: 4F?1,-X  
                Add qZG >FC37  
              /   \ [ Ma9  
            Divide   5 ]W,g>91m  
            /   \ ) |a5Qxz  
          _1     3 Vy $\.2=  
似乎一切都解决了?不。 u:$x,Q  
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。 `R^VK-=C  
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。 uv!/DX#  
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: 0:EiCKb)ol  
K9=_}lS@'  
template < typename Right > )9O{4PbU!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const % e(,PL  
Right & rt) const nFSa~M  
  { {[+gM?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LtBH4 A  
} Ql 1# l:Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mv3Ch'X[  
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。 @@QU"8q  
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。 `shB[Lt  
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。 [A47OR  
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。 +nuQC{^>  
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? gMbvHlT  
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: 4w,}1uNEf  
(@Bm2gH  
template < class Action > <Jx{Uv  
class picker : public Action <4Fd ~  
  { c=gUY~Rl  
public : -h}J%UV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '%,Re-8O  
  // all the operator overloaded 5V0=-K  
} ; ?l/rg6mbI'  
/zWWUl`:  
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。 f  W )  
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: 3^\y>  
':=C2x1d|  
template < typename Right >  T-\,r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IO4 IaeM  
  { >,v~,<3 i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2-~oNJqX  
} Vswi /(  
ocMf}"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )I#kG{z|P;  
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。 tv0xfAV  
<j>@Fg#q  
template < typename T >   struct picker_maker ">o/\sXeH  
  { R8E<;^?j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L%DL n  
} ; i0P+,U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hug12Cu  
  { ,ZSuo4  
typedef picker < T > result; +38t82%YWo  
} ; VYwaU^  
bMZ0%(q  
下面总的结构就有了: OjHBzrK  
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。 !\m.&lk'^  
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。 PQK_*hJG"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dx~Wm1  
至此链式操作完美实现。 Kk,->q<1  
;?rW`e2  
\S9z.!7v$  
七. 问题3 #O~Y[''C5X  
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。 5q<kt{06\  
JsC0^A;fM  
template < typename T1, typename T2 > 5*CwQJC<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0\m zGfd  
  {  u32<=Q[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zb<+x(0y"  
} &$=F $  
kK(633s  
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: )sQbDA|p  
Ub"\LUu  
template < typename T1, typename T2 > 8c~H![2u  
struct result_2 &.}zZ/  
  { ] !H<vR$8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #G,e]{gs  
} ; MLDuo|?  
M_e! s}F  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pxN'E;P-  
这个差事就留给了holder自己。 P$Dr6;  
    qHj4`&  
U t%ie=c  
template < int Order > WRgz]=W3w  
class holder; _w26iCnB{  
template <> 7+c@pEU]  
class holder < 1 > r'8e"pTi  
  { 3S,pd0;  
public : ex['{|a{  
template < typename T > kSDV#8 uZ  
  struct result_1 @ f$P*_G   
  { B4b UcYk  
  typedef T & result; czp5MU_^  
} ; ,"/_G  
template < typename T1, typename T2 > acH.L _B:  
  struct result_2 ua{eri[  
  { Ze~\=X" "  
  typedef T1 & result; E )PEKWK\  
} ; 5ZSw0A(w  
template < typename T > 5t PmrWZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $&4Zw6"=  
  { ; R67a V,  
  return (T & )r; 0QPipuP  
} ed{9UJWh  
template < typename T1, typename T2 > Pg:Nz@CQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eY-$h nUe  
  { D Lu]d$G  
  return (T1 & )r1; b"gYNGgX  
} B!<I[fvK  
} ; >8,BC  
<ZocMv9gM  
template <> \C L`j  
class holder < 2 > r8 xH A  
  { !b 7H  
public : ]*@7o^4i  
template < typename T > Kq1sGk  
  struct result_1 |9g*rO  
  { &O'yhAP] j  
  typedef T & result; iCH Z{<k  
} ; #*~ (  
template < typename T1, typename T2 > .1}u0IbJ  
  struct result_2 sC#Ixq'ls7  
  { /eE P^)h  
  typedef T2 & result; QCjmg5bf'7  
} ; CN >q`[!  
template < typename T > `*slQ }i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t;*'p  
  { `R^)< v*  
  return (T & )r; T}zi P  
} .OjJK?  
template < typename T1, typename T2 > rF5<x3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UeVF@rw  
  { 6"wY;E  
  return (T2 & )r2; 0}ZuF.  
} iX,Qh2(ig  
} ; Fb_~{q  
isaT0__8  
:ortyCB:H  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I5e!vCG)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^c2 8Q.<w(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]s<Q-/X  
aH:eu<s  
return l(i, j) = r(i, j); Ji7A9Hk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;[|x5o /<  
gcz1*3)  
  return ( int & )i; j;'NJ~NZ$  
  return ( int & )j; UqAvFCy  
最后执行i = j; w0.#/6  
可见,参数被正确的选择了。 0D\FFfs  
f[z#=zv  
m{1By/U  
>s{[d$  
lUp 7#q  
八. 中期总结 :gR`rc!  
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: #de]b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zRKg>GG`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OtC/)sX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uW[ <?sFG  
yn7n  
8>w/Es5  
KJ-D|N,8@^  
:>cJ[K?0  
'al-C;Z  
九. 简化 >-:U   
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。 f>RPh bq|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gs. K,xma  
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: DF-og*V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5Po.&eS  
  +-*/&|^等 l\S..B +  
2. 返回引用。 c~>M7e(  
  =,各种复合赋值等 ^x4gUT-Wy  
3. 返回固定类型。 SmRU!C$A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;A|6&~E0G  
4. 原样返回。 +x WT)h/  
  operator, (;s \Ip0  
5. 返回解引用的类型。 r[hfN2,#  
  operator*(单目) d 29]R.  
6. 返回地址。 |#S!qnXB  
  operator&(单目) C[[z3tn  
7. 下表访问返回类型。 6#.R'O  
  operator[] ^+}<Q#y-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _)p%  
  operator<<和operator>> f'}23\>  
{Xl 5F.q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lD{9o2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )`L!eN  
 Z3I<  
template < typename Left > &3AGj,  
struct value_return k6dSj>F>  
  { }+u<^7$g|  
template < typename T > j| 257D  
  struct result_1 {6~W2zX&  
  { f}@]dFr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d`2VbZC`  
} ; =!p6}5Z  
YWm:#{n.  
template < typename T1, typename T2 > T,;6q!s=  
  struct result_2 inp=-  
  { ;8U NM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m+1MoeR  
} ; 73P(oVj<  
} ; YRB,jwne  
9 =hA#t.#  
MF=@PE][  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $rf5\_G,96  
==c\* o  
下面我们来剥离functor中的operator() l'$AmuGj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^gNAGQYA  
|JrG?:n  
return l(t) op r(t) 7|H !(a'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FCOSgEU  
return op l(t) "4I`.$F%O(  
return op l(t1, t2) 3:S Ex;d+  
return l(t) op V}3.K\7  
return l(t1, t2) op =7Nm= 5@  
return l(t)[r(t)] ;@Ls "+g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u TOL  
B<+}_3.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y|c]r!A  
单目: return f(l(t), r(t)); _e/v w:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1!,lI?j,  
双目: return f(l(t)); HSyohP87  
return f(l(t1, t2)); }>SHTHVye  
下面就是f的实现,以operator/为例 WtdWD_\%Y\  
#Mi>f4T;  
struct meta_divide \Q]2Zq  
  { tTC[^Dji  
template < typename T1, typename T2 > b[H& vp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?. CA9!|   
  { @| r*yi  
  return t1 / t2; Rh,*tS  
} MX  qH  
} ; :fo%)_Jc!  
Av7bp[OD  
这个工作可以让宏来做: e>Is$+[`7  
}9{6{TD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,sXa{U  
template < typename T1, typename T2 > \ <+C]^*j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k4s >sd3 5  
以后可以直接用 NNSn]LP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o9>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 T*O!r`.Ak  
(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。。。) IL`5RZi1  
Xv6z>z.  
= R; 0Ed&b  
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 8!E$0^)c|  
X+Xjf(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pX|\J>u)  
class unary_op : public Rettype 6i,d|  
  { 0l{').!_  
    Left l; 7w YSP&$  
public : j2g#t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }hEBX:-  
Cd]d[{NJ;  
template < typename T > "wA3l%d[Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Rz,[KI|  
      { iiKFV>;t/  
      return FuncType::execute(l(t)); (lT H EiX  
    } ME{i-E4  
bvs0y7M='  
    template < typename T1, typename T2 > Yw4c`MyL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {WT"\Xj>B?  
      { QV7K~qi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @UE0.R<  
    } nSmYa7  
} ; "\]kK @,  
`)!)}PXl  
Hk(w\   
同样还可以申明一个binary_op  &EV|knW  
ngn%"xYX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  qqLmjDv  
class binary_op : public Rettype ok2$ p  
  { 'R99kL/.N  
    Left l; s>E4.0[I%  
Right r; |l `X]dsfQ  
public : R84 g<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2-. g>'W  
D3vdO2H  
template < typename T > ,m9Nd "6\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A: 0  
      { L*Xn!d%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m},nKsO  
    } v6;XxBR6  
e#)}.   
    template < typename T1, typename T2 > dGr Ow)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5d<-y2!M  
      { coiTVDwA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j"yL6Q9P  
    } t-3wjS1v  
} ; ?9 m3y0  
Y+F$]!hw  
;M>0,  
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 C5*j0}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P2!@^%o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wwmMpK}f  
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。 LPvyfD;Zy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jrvhTej  
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。。。 av&dGsFP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9Or3X/:o  
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) !s9<%bp3  
下面是修改过的unary_op `9kjYSd#E  
"u3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fZ 17  
class unary_op yAi#Y3!::  
  { p$0;~1vH  
Left l; VsNqYFHes&  
  ?so 3Kj6H  
public : vFV->/u  
!c\s)&U7B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PQlG !  
n)8bkcZCp+  
template < typename T > -P!vCf^{ t  
  struct result_1 j}X4#{jgC  
  { 1W "9u   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JU1U=Lu."  
} ; _Oh;._PS  
_|g(BK2}  
template < typename T1, typename T2 > 69`9!heu  
  struct result_2 H7H'0C  
  { Gg{@]9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4;7<)&#h  
} ; >8#(GXnSt  
o.Mb~8Yu  
template < typename T1, typename T2 > #Jq@p_T"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -$.$6"]  
  { ^{zwIH2I]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iS hB ^  
} =uYSZR  
6jO*rseC  
template < typename T > d&n0:xOc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F C2oP,  
  { J<H$B +;qR  
  return OpClass::execute(lt(t)); m Wsegq4  
} 1x V~EX  
B@63=a*kG  
} ; EN+WEMro  
;#G>qo  
rM2?"  
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 u> %r(  
好啦,现在才真正完美了。 !-|&  
现在在picker里面就可以这么添加了:  d9R0P2  
yaa+j8s]  
template < typename Right > =9LC "eI&|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \V7Hi\)  
  { "a?k #!E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6T;C+Y$  
} q}M^i7IE  
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。 C' o4Su#  
VVYQIR]!yk  
<(>v|5K0]  
Ni"fV]'  
S2*-UluG  
十. bind H*A)U'`  
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。 ) Z0  
先来分析一下一段例子 /?9e{,\s  
VCX})sp  
0d9rJv}~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \@*cj8e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RIC'JLWQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &dbX>u q  
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。 6(ju!pE`  
我们来写个简单的。 H \.EK Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0;!aO.l]K  
对于函数对象类的版本: tZk@ RX  
(=)+as"u9*  
template < typename Func > O8[dPm W  
struct functor_trait Oa$ ew'  
  { IgLP=mqcWK  
typedef typename Func::result_type result_type; b0rC\^x  
} ; A:cc @ku  
对于无参数函数的版本: z }R-J/xr2  
IgptiZ7~!  
template < typename Ret > cJ&l86/l1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4Q z  
  { bO9F rEz5  
typedef Ret result_type; %UV_ 3  
} ; 4:nmo@K &~  
对于单参数函数的版本: !#f4t]FM`B  
deda=%w0  
template < typename Ret, typename V1 > z=?ainnKx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l!~8  
  { -XPGl  
typedef Ret result_type; o5BOe1_Pw  
} ; ~.VWrHC  
对于双参数函数的版本: &.K8c phj  
jO3Q@N0_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j8hb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZT"?W $  
  { cd) <t8^KE  
typedef Ret result_type; :>F:G%(DK  
} ; |b'tf:l  
等等。。。 P2 !~}{-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F2z^7n.S  
YV. *8'*  
template < typename Func > WxWgY}`  
struct func_return A}t.`FLP,j  
  { FK }x*d  
template < typename T > wZE[we^Q"  
  struct result_1 RLw=y{%p  
  { D<5gdIw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /UN%P2>^1  
} ; '/z.\S  
sN5 x\9U  
template < typename T1, typename T2 > NV36Q^Am[  
  struct result_2 )WwysGkqol  
  { eq(|%]a=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e4khReF;  
} ; rZKv:x}{6  
} ; No =f&GVg  
O|4~$7  
\^|ncu:T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t{F6+dp  
/n@_Ihx  
template < typename Func, typename aPicker > e}(. u1  
class binder_1 *q|.H9 K(  
  { :2 QA#  
Func fn; Y^2Ma878  
aPicker pk; d0MX4bhZ  
public : j 9y,UT  
E+ JGqk  
template < typename T > Y0&w;P  
  struct result_1 ^%IKlj- E  
  { X H{5E4P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,y:q]PR  
} ; }b)?o@9}:  
Pkc4=i,`A  
template < typename T1, typename T2 > |os2@G$  
  struct result_2 K~x G+Kh  
  { 5c'rnMW4+p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @2YO_rL[  
} ; ;9,Ll%Lk<  
Z TjlGU `  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ""d3ownKhw  
4) /tCv  
template < typename T > ~ Z%>N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P@k ;Lg"  
  { :bLGDEC  
  return fn(pk(t)); 7QQ3IepP  
} {;f` t3D  
template < typename T1, typename T2 > + #S]uC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0kmVP~K  
  { 'ZL)-kbI  
  return fn(pk(t1, t2)); /3FC@?l w4  
} NawnC!~ $  
} ; <0JW[m  
U~Uxs\0:  
hh:0m\@<  
一目了然不是么? ^~=o?VtBg  
最后实现bind "W\ #d  
N<$ uAns  
"84.qgYaG  
template < typename Func, typename aPicker > [#lPT'l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +qzsC/y  
  { j><.tA~i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xqb I~jV#  
} `=q)-y_C  
1G{$ B^ f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j%[|XfM  
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。 QL_bg:hs  
i` Lt=)@&  
十一. phoenix AHn^^'&x[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s)~Q@ze2  
={#r/x  
for_each(v.begin(), v.end(), ApU5,R0  
( owmA]f  
do_ l~F,i n.  
[ 0fi+tc 30  
  cout << _1 <<   " , " L|!9%X0.  
] ZiVTc/b  
.while_( -- _1), Ddt(*z /  
cout << var( " \n " ) f.rHX<%q9B  
) OM}:1He  
); M#F;eK2pf  
h7gH4L!'u  
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: ;M@ /AAZ  
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 L.+5`&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K V  4>(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Xps MgJ/w  
bG2 !5m4L  
7v%~^l7:x  
template < typename Cond, typename Actor > ~q-|cl<  
class do_while W9a H]9b  
  { &W".fRH_O  
Cond cd; TO3Yz3+A  
Actor act; cJi5\<b  
public : //V?rs  
template < typename T > j&Z:|WniK  
  struct result_1 i>b^n+74>  
  { k"GW3E;  
  typedef int result_type; i&"I/!3Q@  
} ; 3YA !2  
urXM}^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?\ho9nyK  
|W\CV0L2  
template < typename T > Vj~R6   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I-fs*yzj;8  
  { pX6OhwkTK  
  do auL?Hb  
    { tao3Xr^?  
  act(t); )0qXZ gs  
  } VPtA %1  
  while (cd(t)); xJc'tT6@  
  return   0 ; rpDH>Hzq  
} "F)7!e  
} ; TxPP{6t  
4s0>QD$J  
^t9"!K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ao?H.=#y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JGH9b!}-1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fv<($[0  
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。 f8'&(-  
下面就是产生这个functor的类: _y5b>+  
f[h=>O  
C.pNDpx-  
template < typename Actor > '<4OA!,^)  
class do_while_actor j0:F E  
  { {7B$%G'  
Actor act; +,c;Dff  
public : 4/Ok/I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T5W r;a  
v2rXuo  
template < typename Cond > &k : |  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B3XVhUP  
} ; dtm_~r7~  
r`28fC  
J"FKd3~:E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6q6&N'We  
最后,是那个do_ ~''qd\.f$  
VaSw}q/o:/  
9I30ULm  
class do_while_invoker K& 2p<\2  
  { |K/#2y~  
public : r`wL_>"{n  
template < typename Actor > <fs2;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QF[9Zn  
  { /KlA7MH6  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,iiWVA"  
} _lyP7$[: c  
} do_; {TE0  
q)<5&|V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /i DS#l\0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O&d(FJZ  
最后来说说怎么处理break和continue ukq9Cjs  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 7{az %I$h  
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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