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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UR&Uwa&.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z'~yUo=  
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, a}+7MEUmZ/  
=@d IM  
3+2&@:$t  
n)7olP0p  
  class filler 1&@s2ee4   
  { 6KD  
public : jWd 7>1R?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L27i_4E,  
} ; "38ya2*  
.V?i3  
m1k+u)7kD  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: FV&&  
.Qp5wCkM  
%:eep G|  
ddMSiwbY)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r>hkm53  
a N|MBX;  
0 pH qNlb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 12Hy.l  
~ YKBxt  
>~5>)yN_a1  
pOn>m1|  
二. 战前分析 z Lw=*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VR/>V7*7@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Gv!* Qk4  
~$N%UQn?b#  
~5HI9A4^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }7Si2S  
  /* --------------------------------------------- */ 1X4v:rI  
vector < int *> vp( 10 ); #qk A*WP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %/:{x()G  
/* --------------------------------------------- */ F(8>"(C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dE+xU(\, w  
/* --------------------------------------------- */ qF{u+Ms  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8}0W_CU,  
  /* --------------------------------------------- */ ! Q`GA<ikv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @L8('8~d  
/* --------------------------------------------- */ #L{QnV.3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I-NzGx2u  
PF-7AIxs"  
4425,AR  
i51~/ R  
看了之后,我们可以思考一些问题: &P%3'c}G  
1._1, _2是什么? vv  _I o  
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。 1FS Jqad  
2._1 = 1是在做什么? \k1psqw^O  
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。 J(0.eD91v  
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。 h$p]#]uMb  
H[guJ)4#@  
i6zfr|`@  
三. 动工 e`#c[lbAAM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y?2I /  
f~u]fpkz  
4}{HRs?  
SLL%XF~/Sb  
template < typename T > J'O</o@e  
class assignment Z@=1-l  
  { wj/\ !V!  
T value; (z0S5#g ,x  
public : o[Yxh%T  
assignment( const T & v) : value(v) {} Da!A1|"  
template < typename T2 > ~ jb6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q"5iza__H  
} ; q&Sd+y&  
_](vt,|L  
5Cd>p<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $ +h~VC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vh:%e24Z  
\cdNyVY  
AHP_B&s,Qe  
lkK+Fm  
  class holder @X_x?N  
  { o Q= Q}  
public : ,V3P.ni]  
template < typename T > %0}qMYS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d_*'5Eia6  
  { F kp;G  
  return assignment < T > (t); lvIKL!;H  
} TdI5{?sW  
} ; mxhO: .l  
sn&y;Vc[$  
@kUCc1LT  
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: u=feR0|8  
F_=RY ]  
  static holder _1; b w!;ZRK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [rv"tz=  
5C/W_H+9iK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lc6Wj'G G  
而不用手动写一个函数对象。 xR2E? 0T  
a&~d,vC  
T9\wkb.  
\X5{>nNh  
四. 问题分析 @@7<L  
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。 TmG$Cjf84  
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。 ua*k{0[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AoL4#.r3H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [Z|R-{"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V2cLwQ'0  
n'{cU(  
五. 问题1:一致性 5bX SN$7|  
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?| c4oQ4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  Q0' xn  
^#2w::Ds}!  
struct holder m UpLD+-j  
  { bR6.Xdt.n  
  // $*^Ms>Pa_  
  template < typename T > LY[XPV]t  
T &   operator ()( const T & r) const CN@bJo2  
  { TU{^/-l  
  return (T & )r; u?Jw)`  
} XP<wHh  
} ; bB'iK4  
~isrE;N1|  
这样的话assignment也必须相应改动: q?g4**C  
Vo<V!G{  
template < typename Left, typename Right >  y|U3  
class assignment Tw"u{%t  
  { 9nlfb~ F~P  
Left l; 08{0i,Fs  
Right r; K O"U5v  
public : cdfJa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mib(J+Il  
template < typename T2 > %mPIr4$Pg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '9%72yG  
} ; R)d1]k8  
,j^ /~  
同时,holder的operator=也需要改动: "S.5_@?  
| ?3\xw  
template < typename T > Mfe/(tlI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ehu^_HZ  
  { nIJ2*QJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bB@1tp0+  
} :}}5TJwG  
`P<}MeJ\l  
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。 sL|*0,#K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7N,E%$QL  
B)g7MG  
return l(rhs) = r; js)M c*]&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %719h>$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -jdS8n4  
L\}o(P(  
template < typename Tp > .'JO7of  
class constant_t _Q,`Qn@|BD  
  { fqA\Rp6Z  
  const Tp t; j'FSd*5m  
public : ;rYL\`6L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1=gE ,k5H  
template < typename T > <7R\ #  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A ><  
  { u8L%R[#o  
  return t; P2pdXNV  
}  i1$ $86  
} ; G=Hvh=K(  
J7q^4M+o:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @igr~hJ  
下面就可以修改holder的operator=了 .Nz2K[  
fVx<f.xuW  
template < typename T > o^FlQy\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :UM>`Y  
  { d\dh"/_$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WG>Nm89  
} lYldq)qB{  
fTd=}zY  
同时也要修改assignment的operator() O_}R~p  
NovF?kh2  
template < typename T2 > "/[xak!g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } low 0@+Q  
现在代码看起来就很一致了。 >Lj0B%^EvM  
=i[_C>U  
六. 问题2:链式操作 X c~yr\%]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xR}^~14Bz  
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。 U Hh  
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。 (~ro_WC/I  
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。 ,Z*&QR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UngDXD )  
a)w *  
template < typename T > 4{4VC"fa  
struct result_1 cB#5LXbCE  
  { *P2_l Q=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3gtQS3$4s  
} ; ;Gixu9u'  
?D ?_D,"C  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c-1,((p  
OQ>8Q`  
template < typename T > :b t;DJ@  
struct   ref Em8q1P$tm>  
  { BUB$k7{z  
typedef T & reference; mU@pRjq=  
} ; f_v@.vnn.  
template < typename T > T40&a(hXQ  
struct   ref < T &> EQ< qN<uW  
  { ,9;RP/"7  
typedef T & reference; Kv(2x3("  
} ; E;m]RtvH  
VRden>vKN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CqK&J /8  
Kz>bfq7  
template < typename T > iY@wg 8ry  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S&(MR%".  
  { $>^DkrOd  
  return l(t) = r(t); %S*<2F9  
} UF37|+"E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 b7-M'-Km0_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  ;;>hWAS  
rywui10x*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pUbf]3 t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L_4c~4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ; '6`hZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WEy$SN+P  
最后的布局是: { 3,_i66  
                Add u}_,4J  
              /   \ lGoP(ki  
            Divide   5 DzZEn]+zt  
            /   \ 4mHR+SZy  
          _1     3 V9KI?}q:W  
似乎一切都解决了?不。 ` mvPbZ0<  
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。 0 PdeK'7  
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。 E3..$x-/  
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: M9[52D!{  
P;~`%,+S  
template < typename Right > ?X $#J'U;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l$[7 pM[  
Right & rt) const lL8pIcQW  
  { bsCl w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @6["A'h  
} 4)Jtc2z7Z\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c_V^~hq  
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。 j8Pqc]  
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。 CG#lpAs  
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。 sr S2v\1:  
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。 rF@njw@  
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? /;5U-<qf  
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: y5@#le M  
hHA!.u4&  
template < class Action > 4Fu:ov ]M  
class picker : public Action h D5NX  
  { ^Pwtu  
public : |ty?Ah,vb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5:R$xgc  
  // all the operator overloaded Zc!rL0T  
} ; DsJ ikg(J  
5r2A^<)  
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。 mYUR(*[  
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: 1s-dqHz"s  
~Un+Zs%24  
template < typename Right > 8Cx6Me>,=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  lL\%eQ  
  { >b;o&E`\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4*0C_F@RX  
} sA(d_ Yu_  
wak:"B[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jm ORKX+)  
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。 ?T1vc  
q g2 fTe  
template < typename T >   struct picker_maker og[cwa_  
  { % _.kd"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *;ehSg9  
} ; o}4~CN9}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *VX"_C0Jy=  
  { \=1$$EDS9  
typedef picker < T > result; s!IX3rz  
} ; APgjT' ;P^  
NZb}n`:  
下面总的结构就有了: "1P[D'HV4|  
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。 AONEUSxJ  
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。 :  I q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A4~- {.w=  
至此链式操作完美实现。 |l-~,eRvi5  
8(zE^W,[8"  
J#'8]p3E  
七. 问题3 }AW"2<@  
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。  Y+d+  
OA7YWk<K  
template < typename T1, typename T2 > *SK`&V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $,.XPK5Q u  
  { ]Y3NmL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4j1$1C{  
} u~xfI[8C  
;!hwcOkX  
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: {{r.?m#{  
.vnQZ*6  
template < typename T1, typename T2 > { 1eW*9  
struct result_2 P#!^9)3  
  { |NdWx1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c4f3Dr'xw  
} ; ;x|7"lE  
gbrn'NT  
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? BHu%x|d  
这个差事就留给了holder自己。 0f5c#/7C9  
    %y{'p:  
Q2>o+G  
template < int Order > Nov)'2g7G  
class holder; Cut7  
template <> \1He9~6  
class holder < 1 > Y'^+ KU  
  { <dGph  
public : OWys`2W  
template < typename T > 'NNfzh  
  struct result_1 Et! 6i7`]  
  { OQ&'3hv{  
  typedef T & result; Kh8  
} ; @tIY%;Bgk  
template < typename T1, typename T2 > 2C Fgit  
  struct result_2 V7"^.W*  
  { F{G.dXZZ<  
  typedef T1 & result; /UqIkc  
} ; 4KX\'K  
template < typename T > 4aiI&,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *e25!#o1  
  { qKD Nw8>  
  return (T & )r; fm0]nT   
} ]7{ e~U  
template < typename T1, typename T2 > *.6m,QqJ(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const der\"?_.  
  { 2b/Cs#-  
  return (T1 & )r1; `$9sYv 2R  
} onU\[VvM  
} ; l4> c  
6)veuA3]  
template <> Ys0N+  
class holder < 2 > n5 2Q-6H  
  { $jOp:R&I^3  
public : r+!29  
template < typename T > CjGQ  
  struct result_1 u[HamGxx$u  
  { 0V ZC7@  
  typedef T & result; 4(dgunP  
} ; mpNS}n6  
template < typename T1, typename T2 > feJl[3@tO  
  struct result_2 !'#GdRstv  
  { @\WeI"^F8  
  typedef T2 & result; ||))gI`3a  
} ; #}lWM%9Dy  
template < typename T > <Gna}ALkg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vb)NWXmyu  
  { aL&nD1f=!-  
  return (T & )r; ,1B` Ve  
} jp7cPpk:LG  
template < typename T1, typename T2 > NRT@"3,1YP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Nws>(Ij  
  { 7]_zWx,r  
  return (T2 & )r2; "r~/E|Da<  
} ffMk.SqI  
} ; F/cA tT.M?  
-wr_x<7  
CK#i 6!~r  
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> >。 NX5$x/uz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .^6yCs5~`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :'FCeS9  
DP-0,Gt&Xj  
return l(i, j) = r(i, j); N 9s+Tm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L_tjclk0J  
@)C.IQ~  
  return ( int & )i; `pjB^--w  
  return ( int & )j; p<<dj%  
最后执行i = j; 0YC|;`J  
可见,参数被正确的选择了。 6rWb2b  
'6cXCO-_P  
";;!c.!^  
of {K{(M7@  
pL . 0_  
八. 中期总结 !X9^ L^v}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^zW=s$\Fo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =Qf{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qLPuKIF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4Y{;%;-i  
[C\B2iU7_M  
g;Zy3   
kA> e*6  
lD{*Z spz  
yp[,WZt  
九. 简化 .%!^L#g  
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。 TT no  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kE:{#>[Uz  
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: OIIA^QyV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :H:Se  
  +-*/&|^等 aU@1j;se@  
2. 返回引用。 E $P?%<o  
  =,各种复合赋值等 Dr76+9'i  
3. 返回固定类型。 JLt%G^W >  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^X?uAX-RP|  
4. 原样返回。 "lrQC`?  
  operator, ^ FM  
5. 返回解引用的类型。 Ss0I{0  
  operator*(单目) 8 C9ny}  
6. 返回地址。 F B:nkUR`  
  operator&(单目) sm;kg=  
7. 下表访问返回类型。 }KO <II  
  operator[] 7%W1M@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ; !C_}P  
  operator<<和operator>> +&dkJ 4g[  
M~n./wyC  
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。 1rS8+!9C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $ U7#3-'  
nEPTTp+B  
template < typename Left > *U}ztH-+/  
struct value_return zkiwFEHA=  
  { !??g:2  
template < typename T > K9]zUe&#w  
  struct result_1  fZ&' _  
  { &8Z .m,s]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E *IP#:R  
} ; T|0+o+i  
8.>himL  
template < typename T1, typename T2 > ]G D` f  
  struct result_2 \ @[Q3.VX  
  { |fW_9={1kQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kv6nVlI)B  
} ; .wmqaLd%  
} ; !Qf*d;wxn(  
|fIyq}{7  
f$tm<:)Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T:Ovh.$  
7>f"4r_r6<  
下面我们来剥离functor中的operator() u:f.;?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i]s%tEZ1  
CUHT5J*sY  
return l(t) op r(t) " Zx<hL*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `23][V  
return op l(t) 9UVT]acq  
return op l(t1, t2) #@xB ?u-0q  
return l(t) op G%, RD}D  
return l(t1, t2) op z [ 'G"yCi  
return l(t)[r(t)] $PI9vyS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YRCs&tgs  
mU~&oU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: QxN1N^a0  
单目: return f(l(t), r(t)); qE|syA9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .ANR|G  
双目: return f(l(t)); hSR+7qN<e  
return f(l(t1, t2)); JT!9LNh;R`  
下面就是f的实现,以operator/为例 .c:h!-D;  
( Zd(?">i  
struct meta_divide FUlhEH  
  { Ibu9A wPm  
template < typename T1, typename T2 > {~u Ti>U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D,R',(3  
  { A)V*faD  
  return t1 / t2; 01n132k  
} y4LUC;[n  
} ; ggiy{CdR  
oP9 y@U  
这个工作可以让宏来做: ?Pp*BB,*y  
IVkB)9IW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cJv/)hRaz  
template < typename T1, typename T2 > \ {=?(v`88  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *coUHbP9>  
以后可以直接用 AWYlhH4c?t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >;' 0ymG.`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 SOOJqC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -*MY7t3  
jU7[z$GX  
V=dOeuYd  
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 xY#J((-iH  
(3lA0e`Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HKJBR)T  
class unary_op : public Rettype N%xCyZ  
  { ,ofE*Wt  
    Left l; 'vZIAnB8  
public : \~z$'3H`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LiV&47e*>  
jx}'M$TA  
template < typename T > Kx&" 9g$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7=9>yba)^  
      { d1/9 A-{  
      return FuncType::execute(l(t)); @ci..::5  
    } BWy-R6br  
X-_VuM_p  
    template < typename T1, typename T2 > l>b'b e9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .=TXi<8Brw  
      {  \20} /&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "mQcc }8  
    } :;yrYAyT3  
} ; }O>1tauI  
`G/g/>y  
[M,4qe8,}  
同样还可以申明一个binary_op `D |/g;  
77yYdil^W+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iiMS3ueF  
class binary_op : public Rettype )=d)j^ t9  
  { !?0C(VL(:  
    Left l; ;'8Wl  
Right r; N+B!AK0.  
public : HXSryjF?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "q+Z*   
g.@[mf0r  
template < typename T > `dG;SM$T,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -5+Yz9pv[  
      { 1' U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *2->>"kh  
    } * 7Ov.v%  
&C+2p  
    template < typename T1, typename T2 > XLCqB|8`V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z>bNU  
      { _!qD/ [/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]!"w?-h Si  
    } rFpYlMct  
} ; @4T   
?x&}ammid  
jIT|Kk&]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qe{;EH*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8I RKCuV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n|&=6hiI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 X5[vQ3^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! anbw\yh8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `1(ED= |  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _Ffg"xoC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) " WQ6[;&V  
下面是修改过的unary_op ]zaTX?F:  
_$c o Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l3>e-kP  
class unary_op CU\gx*=E  
  { {%u^O/M  
Left l; j67ppt  
  ah,f~.X_|  
public : Lk,q~  
SDO:Gma  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'LPyh ;!f  
t e-xhJ&K  
template < typename T > +] ;WN  
  struct result_1 6`Tx meIP  
  { 3= sBe HL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (~N?kh:  
} ; S,6/X.QBv  
zgEN2d  
template < typename T1, typename T2 > 0 a{hCx|$J  
  struct result_2 7`J2/(  
  { *cXq=/s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZBpcC0 z  
} ; 5H XF3  
F<g&t|@  
template < typename T1, typename T2 > 6c-3+,Y"#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?[zw5fUDS  
  { AF"7 _  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j AOy3c  
} dv\bkDF4A  
1gkpK`u(B  
template < typename T > 1m"WrTen  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g{6jN  
  { j}//e%$a  
  return OpClass::execute(lt(t)); eZ(ThA*2=t  
} Gm:s;w-;v  
%6uZb sa  
} ; 4vWiOcJF!O  
PB$beQ  
4!!PrXE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Zw0KV%7hD  
好啦,现在才真正完美了。 ]dNNw`1\V  
现在在picker里面就可以这么添加了:  d=^QK{8  
Pb?vi<ug+  
template < typename Right > U[x$QG6m!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4%~*}  
  { >4luZnWMI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tW|0_m>{  
} tdxzs_V,-  
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。 Rk g8  
;X<Ez5v3  
JH]S'5X8K  
07:V[@'  
Anyy  
十. bind {guOAT- 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。 &mVClq  
先来分析一下一段例子 e`g+Jf`AT  
AE~a=e\x  
T{Xd>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }wiyEVAh{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *w4#D:g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S:j{R^$k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "JSIn"/  
我们来写个简单的。 ,M{G X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g@!U^mr*3  
对于函数对象类的版本: <`pNdy4  
IxuK<Oe:O  
template < typename Func > rIFW1`N}i  
struct functor_trait o!+%|V8Y  
  { D(']k?  
typedef typename Func::result_type result_type; bKsjbYuo  
} ; ^zV_ vB)n  
对于无参数函数的版本: C\5G43`  
QyVAs;  
template < typename Ret > )S+fc=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vx($o9  
  { XjL3Ar*  
typedef Ret result_type; kR97 )}Y  
} ; dX/7n=  
对于单参数函数的版本: Oe\(=R  
*z69ti/ t  
template < typename Ret, typename V1 > tE=09J%z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2)\->$Q(H  
  { xAd@.^  
typedef Ret result_type; J/e]  
} ; Wx]Xa]-  
对于双参数函数的版本:  ]Pe>T&  
=AzPAN#e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3A`]Rk   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j8Z;}Ps  
  { K\9CW%W  
typedef Ret result_type; E} XmZxHV  
} ; 0ex.~S_Oj4  
等等。。。 J78.-J5 j0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vwu/33  
*V',@NH#Os  
template < typename Func > ni{'V4A  
struct func_return V:y6NfL7i'  
  { C`_/aR6  
template < typename T > i,ZEUdd*_  
  struct result_1 2k<#e2  
  { 7OmT^jV2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e%)iDt\j  
} ; _x(hlHFk  
082iE G  
template < typename T1, typename T2 > dV B#Np  
  struct result_2 *KDTBd  
  { LXX('d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HJ]v-  
} ; >D!R)W`  
} ; .+(V</  
F\+AA  
?&wrz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &P9fM-]b s  
kll!tT-N-  
template < typename Func, typename aPicker > r craf4%  
class binder_1 "dIWHfQB  
  { @ywtL8"1~  
Func fn; Jfr'OD2$ %  
aPicker pk; WT,I~'r=S  
public : (K=0c 6M3=  
N2s"$Ttq  
template < typename T > }UsH#!9.  
  struct result_1 %pq.fZ I   
  { G?$o+Y'F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^L $`)Ja  
} ; VnW6$W?g  
~{lb`M^]h  
template < typename T1, typename T2 > X <8|uP4  
  struct result_2 I ==)a6^  
  { 'qT;Eht5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c6vJ;iz  
} ; }nPt[77U_7  
*$%~/Q@]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *d=}HO/  
^yB]_*WJ  
template < typename T > lgiKNZgB?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |x1OWm1:<  
  { ^AU-hVj  
  return fn(pk(t)); trrNu  
} .q MxShUU  
template < typename T1, typename T2 > &j:prc[W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }:faHLYT  
  { N}U+K  
  return fn(pk(t1, t2)); QxW+|Gt._  
} }O~D3z4l0  
} ; q]: 72+  
sG#Os  
?1\I/ 'E9  
一目了然不是么? ]pe7I P  
最后实现bind TM6wjHFm  
R4;1LZ8XzS  
wp1O*)/q  
template < typename Func, typename aPicker > aPxSC>p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9~Sa7P  
  { ]>)shH=Yx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l[[`-f8j  
} _Kaqx"D  
BN]o!Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j7&#R+f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M**Sus87Q  
kIS )*_  
十一. phoenix _ -RqkRI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gWU#NRRc  
[VXQ&  
for_each(v.begin(), v.end(), Ao ?b1VYy/  
( @ xo8"kl  
do_ 'L O3[G{  
[ Te}gmt+#%  
  cout << _1 <<   " , " 16Ka>=G  
] Fu{VO~w  
.while_( -- _1), geK;r0(f  
cout << var( " \n " ) !%R):^R8  
) Ld_uMe?Z  
); LI}e_= E  
)2y [#Blo  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ! U@ETo  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X HJdynt/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gKTCfD~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e}2?)B`[  
A7Y CSjB  
{91Y;p C  
template < typename Cond, typename Actor > <#BK(W~$  
class do_while y]{b4e  
  { ?yAb=zI1b  
Cond cd; e:-pqZT`  
Actor act; 4ZUtK/i+r  
public : ~N9k8eT  
template < typename T > prS%lg>  
  struct result_1 /Hk})o_  
  { Y{j~;G@Wl  
  typedef int result_type; `/m] K ~~  
} ; hb8oq3*x  
/[Fk>Vhp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^3sv2wh^|8  
?pJ2"/K   
template < typename T > Ma?uB8o+~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *j83E[(]  
  { :1f,%Z$,q  
  do 4IZAJqw(*  
    { _s#J\!F  
  act(t); WVQHb3Pe0  
  } 7n .A QII  
  while (cd(t)); C\"C12n{  
  return   0 ; %6fnL~ A  
} Nz{qu}dt  
} ; &0T7Uv-`  
FP{=b/  
+~F>:v?Rh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #"A`:bjG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5);"()g32  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 IW n G@!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 iDDq<a.A  
下面就是产生这个functor的类: V+sZ;$  
x!S}Y"  
B7C<;`5TiD  
template < typename Actor > @+~URIG)  
class do_while_actor 'U&]KSzxv  
  { ;LC|1_ '  
Actor act; y /8iEs  
public : NlhC7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =1>G * ,  
c9H6\&  
template < typename Cond > 7C2Xy>d~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |;V-;e*  
} ; ,>(X}Q  
zuMz6#aCC8  
`TF3Ho\MC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a>#$&&oQ0  
最后,是那个do_ s0_HMP x  
,eOZv=:  
z4J\BB  
class do_while_invoker g;R  
  { _G4 U  
public : c9uu4%KG6<  
template < typename Actor > hb1h .F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [Ti ' X#  
  { _{if"  
  return do_while_actor < Actor > (act); ffB<qf)?G  
} oVUsI,8  
} do_; CPsl/.$tC  
zBI2cB8;P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7dB_q}<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XH0Vs.w  
最后来说说怎么处理break和continue c;29GHs2  
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。 #WDpiV7B  
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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