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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LX %8a^?;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $j~oB:3n7  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, B) 81mcy  
Oc]&1>M  
l7]$Wc[  
wmNc)P4  
  class filler ?gSk%]S/!  
  { biFN]D  
public : GM/3*S$c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @'EP$!c  
} ; LRhq%7p7  
]Mh7;&<6[  
KAg<s}gQJ  
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: #0-!P+c[  
JuGQS24  
5T[9|zJs  
328(W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i*9l  
`TkI yGr  
mne^P SI:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?-FSDNQ  
]`D(/l'  
|wf:|%  
zS:89y<  
二. 战前分析 F:/R'0  
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。 5JbPB!5;  
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 'DQp  
t[6g9e$  
;+-$=l3[a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sa&~\!0t  
  /* --------------------------------------------- */ ,i2%FW  
vector < int *> vp( 10 ); |Hbe]2"x>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cJ&e^$:Er  
/* --------------------------------------------- */ mu1oD;lQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pGi "*oZD  
/* --------------------------------------------- */ ;8~`fK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XR^VRn6O  
  /* --------------------------------------------- */ vf@d (g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sz.(_{5!  
/* --------------------------------------------- */ blZiz2F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~6'6v 8  
P,"z  
lLHHuQpuj  
S^ ?OKqS  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1K'0ajl1A  
1._1, _2是什么? q{UP_6O F  
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。 m_H$fioha,  
2._1 = 1是在做什么? y(:hN)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sBIqee'T  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 r'hr 'wZ  
#R|M(Z">q  
laM0W5  
三. 动工 'f`~"@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RB_7S!qC5  
{6<7M  
)o[ O%b  
yI9l*'  
template < typename T > xZ@H{):  
class assignment b?oT|@  
  { VEd#LSh  
T value; O0"i>}g4  
public : a4,bP*H  
assignment( const T & v) : value(v) {} Do(7LidC5  
template < typename T2 > qy@gW@IU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }   [E(DGt  
} ; -p>KFHj6  
1!\!3xaV  
xIF z@9+k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RlX;c!K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GI$t8{M  
',0~\V  
)BTJs)E  
]}9y>+>  
  class holder $B4}('&4FQ  
  { `QR2!W70o3  
public : iQ-;0<=G  
template < typename T > n?pCMS|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .jr1<LE  
  { +D4Nu+~BSN  
  return assignment < T > (t); ~0fT*lp  
} *6Rl[eXS  
} ; "yc/8{U  
MPO!qSS]  
C[r YVa .  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Y[T;j p(k  
Ii*v(`2b  
  static holder _1; )?pin|_x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hzPx8sO  
5vY h~|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "h7-nwm  
而不用手动写一个函数对象。 hC]c =$=7  
mo#4jtCE  
pP?J(0Q~  
T] EXm/  
四. 问题分析 Sct-,K%i  
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。 Vw9^otJu  
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。 * @G4i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f\~e&`PV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v5w I?HE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @D"#B@j  
q) /;|h  
五. 问题1:一致性 %8$JL=c  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^i-%FY_i5}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \9se~tAl3  
'A !Dg  
struct holder uA!T@>vl  
  { nB,FJJ{kb  
  // 8t}=?:B+{  
  template < typename T > gRdE6aIZ  
T &   operator ()( const T & r) const l$,l3  
  { 2t[c^J  
  return (T & )r; y%TR2CvT  
} Jkm\{;  
} ;  2WE   
q9WdJ!-^X  
这样的话assignment也必须相应改动: RO wbzA)]r  
l,*Q?q  
template < typename Left, typename Right > >Fx$Rty  
class assignment 8<!qT1  
  { bq[Q  
Left l; /gy;~eB01  
Right r; o;];ng  
public : r.i.w0B(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L{^DZg|E  
template < typename T2 > pJa FPO..|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &%qD Som3  
} ; e,~c~Db* Q  
o,\%c" mC  
同时,holder的operator=也需要改动: V]k!]  
  |J(]  
template < typename T > mu"]B]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CM5A-R90  
  { A$XjzTR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2z0HB+Y}x  
} (m04Z2#  
mZ/B:)_  
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。 jcq(=7j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :jp?FF^j;  
82J0t}:U  
return l(rhs) = r; '12|:t&7  
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。 #Z$6> Xt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: & p_;&P_  
p6Z]oL q  
template < typename Tp > i $I|JJJ  
class constant_t /=e[(5X|O  
  { sWavxh8A  
  const Tp t; q`$QroZT"  
public : MqoQs{x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %m+MEh"b5  
template < typename T > m\Tq0cT$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E 3I'3  
  { n;Iey[7_E`  
  return t; P< WD_W  
} G~B V^  
} ; 4`8.\  
_a<PUdP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /0o 2  
下面就可以修改holder的operator=了 J1R%w{  
hq,;H40%/  
template < typename T > [tD*\\IA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $}KYpSV  
  { @{CpC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :>3&"T.  
} U1q$B32  
+:'Po.{"  
同时也要修改assignment的operator() zi-+@9T  
TS[Z<m  
template < typename T2 > ~!&[;EM<bm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A+F-r_]}db  
现在代码看起来就很一致了。 FwW%@Y  
0x`:jz`  
六. 问题2:链式操作 1|. 0]~0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OT *W]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。 /Hx0=I  
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。 w`7l ;7[  
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。 c=b\9!hr_E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^_=0.:QaW  
njq-iU  
template < typename T > X4k/7EA  
struct result_1 F_r eBPx  
  { /uyQ>Y*-\Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ix#  
} ; D$mrnm4d  
l:|Fs=\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xK y<o  
A&M/W'$s  
template < typename T > >u/yp[Ky  
struct   ref >b$<lo  
  { ;< ][upn  
typedef T & reference; dY|jV}%T  
} ; F"F(s!  
template < typename T > /Z@.;M  
struct   ref < T &> CTP%  
  { cq=R  
typedef T & reference; 2 sOc]L:9  
} ; 4dok/ +Ec  
Qdn:4yk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j?mJ1J5  
W ,U'hk%  
template < typename T > NkJ^ecn%)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y(S0 2v>l  
  { "Jwz.,Y\  
  return l(t) = r(t); 2kgm)-z  
} &%bX&;ECzf  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LPNv4lT[u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |kd^]! _  
g Q9ff,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6\Z^L1973  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: & vIKNGJ^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a,E;R$[!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sh*P^i.]+  
最后的布局是: ^\6UTnS.  
                Add o{hKt?  
              /   \ i :$g1  
            Divide   5 ;8v5 qz  
            /   \ ( 0h]<7  
          _1     3 $+);!?^|:  
似乎一切都解决了?不。 > @%!r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x('yBf  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l^"G\ZVI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: tp]|/cx4  
=@z"k'Vl`  
template < typename Right > eo80L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a&[nVu+  
Right & rt) const BY d3rI  
  { ={Hbx> p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /PCQv_Y&,/  
} yh)q96m-V=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o&O!Ur  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 **"P A8   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @hvq,[   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w&gHmi  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hJ@nW5CI  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +W1rm$Q  
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: k8JPu"R  
o EN_,cUp  
template < class Action > q ^gEA5  
class picker : public Action W{h7+X]Y  
  { RW)C<g  
public : l*u@T|Fc$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4jW{IGW  
  // all the operator overloaded O`=Uq0Vv  
} ; FdqUv% (Em  
U_~~PCi  
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,#xicSB*  
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: ]5\vYk  
x'qgpG}?]  
template < typename Right > 'yNp J'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GND[f}  
  { g;h&Xkp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <gy'@w?  
} 0d2%CsMS"D  
T,fz/5w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z|2liQrf+  
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。 KOQTvJ_#  
Bz{ g4!ku  
template < typename T >   struct picker_maker Vh8uE  
  { 5-*]PAC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e'Pa@]VaC  
} ; #o RUH8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4Rn i7qH  
  { xlLS`  
typedef picker < T > result; rBf?kDt6l  
} ; SMyg=B\x?7  
1dcy+ !>  
下面总的结构就有了: 2&m7pcls  
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。 L7-nPH  
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。 nM`)`!/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -ZB"Yg$l  
至此链式操作完美实现。 Exr7vL  
"->:6Oe2   
"Tv7*3>  
七. 问题3 ~-+Zu<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qo;\dp1  
8(}sZ)6  
template < typename T1, typename T2 > *`#,^p`j b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wO#+8js  
  { KB = z{g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f<wgZM  
} Tt\w^Gv\d  
K5SO($  
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: YSgF'qq\  
)VT/kIq-U  
template < typename T1, typename T2 > l+6(|"md  
struct result_2 0pFHE>  
  { hgK=fHJ k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !UTJ) &  
} ; >$DqG$D  
`cpcO  
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? ZAZCvN@5  
这个差事就留给了holder自己。 B/OO$=>(  
    V1.F`3h~  
x8Sq+BY  
template < int Order > G$ FBx  
class holder; ~<aB-. d  
template <> 2#3R]zIO  
class holder < 1 > y`\Mhnj  
  { .a*$WGb  
public : 1' m $_  
template < typename T > 9f\8oJQ  
  struct result_1 %5%Wo(W'  
  { 8:xo ~Vc  
  typedef T & result; Bv8C_-lV/  
} ; VaxO L61xE  
template < typename T1, typename T2 > d]E vC>  
  struct result_2 .TC `\mV  
  { sd53 _s V  
  typedef T1 & result; w|C~{  
} ; aB^G  
template < typename T > {O) &5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W#j,{&KVn  
  { SK52.xXJ  
  return (T & )r; 4Z }{hc\J  
} F/sBr7I  
template < typename T1, typename T2 > s?k[_|)!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const " 44?n <1  
  { &J$5+"/;X  
  return (T1 & )r1; 4&e@>  
} l,wN@Nk  
} ; N_D+d4@  
2(Uz9!<V  
template <> 2 -aYqMmT;  
class holder < 2 > sv"mba.J  
  { M%xL K7  
public : s2~dmZ_B|_  
template < typename T > AF]!wUKxy  
  struct result_1 S:/RYT"  
  { 1i:g /H  
  typedef T & result; OL5HofgNm  
} ; )H)Udhz  
template < typename T1, typename T2 > CDnz &?  
  struct result_2 /T[ICd2J  
  { |+-i'N9  
  typedef T2 & result; RWCS u$  
} ; &pjV4m|j<  
template < typename T > ~aAJn IO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b6&NzUt34V  
  { !" %sp6Wc  
  return (T & )r; mthl?,I|  
} o '/C$E4W  
template < typename T1, typename T2 > ;bZ*6-\!-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const od*Z$Hb>'  
  { vN:[  
  return (T2 & )r2; )C]&ui~1  
} *Ne&SXg  
} ; c8tC3CrKp=  
g ypq`F  
7CM03R[P  
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> >。 AYIz;BmWy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Fx5d@WNa>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o MkY#<Q}  
3n(gfQo-o  
return l(i, j) = r(i, j); ggc?J<Dv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w/5^R  
D"4&9"CU  
  return ( int & )i; V9u\;5oL  
  return ( int & )j; 9zYiG3 d  
最后执行i = j; c[_^bs>k  
可见,参数被正确的选择了。 T% 13 '  
-MU.Hu  
heZy 66  
Q4Fq=kTE  
UvJuOh+  
八. 中期总结 RS `9?c:  
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: U q w}4C/0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8KwC wv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;'QY<,p[e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e ]o'i;I  
$?J+dB  
igB rmaY'  
o 7W Kh=  
4:&qT Y)H  
in #]3QGV  
九. 简化 RB7AI !'a?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yISQYvSN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aT:AxYn8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Yz-JI=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |F@xwfgb  
  +-*/&|^等 x X/s1(P  
2. 返回引用。 IAF;mv}'  
  =,各种复合赋值等 Secq^#]8  
3. 返回固定类型。 xVkTRCh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {XD/8m(hN|  
4. 原样返回。 2FIR]@MQd  
  operator, FaE#\Q  
5. 返回解引用的类型。 DwmU fZp  
  operator*(单目) HXfXb ^~  
6. 返回地址。 3 t88AN=4  
  operator&(单目) 51G=RYay9  
7. 下表访问返回类型。 c|}K_~l_  
  operator[] 0w(T^G hZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [AZ aT  
  operator<<和operator>> q@!'R{fu  
"WbVCT'i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 g(1B W#$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gFs/012{  
G/z\^Q  
template < typename Left > h!G^dW.  
struct value_return 3<Z'F}lg  
  { AwXt @!(  
template < typename T > !Wixs]od   
  struct result_1 + sywgb)  
  { &^7uv0M<y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /X^3=-{8  
} ; S6T!qH{6  
7AO3-; l]  
template < typename T1, typename T2 > ]oeuIRyQ  
  struct result_2 J, 0pe\5  
  { @>G&7r:U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o"#TZB+k  
} ; TD{=L*{+  
} ; 2:iYYRrg  
|ck ZyDA  
& &" 'dL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Lo9G4Cu  
z^rhgs?4  
下面我们来剥离functor中的operator() UOWIiu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :'y{dbKp"  
<r<Dmn|\a  
return l(t) op r(t) j!x<QNNX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J-tq8   
return op l(t) p:JRQT"A  
return op l(t1, t2) J1tzHa6  
return l(t) op R+{^@M&  
return l(t1, t2) op Y@]);MyL  
return l(t)[r(t)] 7a:*Y"f,~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4@v1jJj  
W(2+z5z  
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: qE0FgqRB  
单目: return f(l(t), r(t)); <mZrR3v'D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dd0Qp-:2  
双目: return f(l(t)); AhvvuN$n%  
return f(l(t1, t2)); lk_s!<ni  
下面就是f的实现,以operator/为例 X'FEOF  
.]j#y9>&w%  
struct meta_divide 7|QGY7Tf  
  { 5#0A`QO   
template < typename T1, typename T2 > ]-um\A4f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w%3Fg~Up  
  { \E$1lc  
  return t1 / t2; ,u}<Ws8N  
} %2Epgh4?  
} ; e&$p-0DmT|  
9H h~ nR?  
这个工作可以让宏来做: X`yNR;>  
.!JMPf"QEI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3(!/["@7  
template < typename T1, typename T2 > \ IXZ(]&we  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z|ZBKcmg  
以后可以直接用 XogvtK*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wJ+U[a  
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 Ap]4QqU  
(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。。。) L1hD}J'$4  
CKv&Re  
F!7f_m0=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g7xbyB o7  
+/y{^}b/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xLx"*jyL  
class unary_op : public Rettype S3u yn78hI  
  { >|a\>UgC  
    Left l; 3ppuQ Q  
public :  yS[z2:!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;/@?6T"  
g/IH|Z=A  
template < typename T > w]};0v&\~s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I*D<J$ 9N  
      { v%lv8Lar'  
      return FuncType::execute(l(t)); $sEB'>:  
    } #P(l2(  
~J0,)_b%*  
    template < typename T1, typename T2 > > P<z |8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jg[5UTkcs  
      { lPY@{1W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,b4):{  
    } S:ls[9G[3  
} ; 9i0M/vx  
=op`fn%  
tC&fA E:S  
同样还可以申明一个binary_op U;\S(s}  
[{`)j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bul.RCP'  
class binary_op : public Rettype aXe{U}eow  
  { ~|&="K4,:  
    Left l; LeY+p]n~  
Right r; _yj1:TtCNT  
public : 4,2(nYF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BwC<rOU  
|*:tyP%m^  
template < typename T > 5k69F   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RCI4~q  
      { pd d|n2q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1Gsw-a;a  
    } !:(C"}5wM  
np\st7&f6  
    template < typename T1, typename T2 > "YJ[$TG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nO~b=qO  
      { dM Y 0K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %c]nWR+/  
    } ;a |`s  
} ; =H[\%O~?b  
#(6) ^ (  
)ZGYhE  
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 [-\({<t3x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 25d\!3#E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *B1x`=  
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。 "K,bH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UP\C"\  
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。。。 OU!nN>ln  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0<g<GQ(E  
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) & g:%*>7P  
下面是修改过的unary_op 7i8eg*Gl  
*C\(wL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e^ QVn\<c  
class unary_op @g4Shlx|  
  { !\^jt%e&  
Left l; )!e3.C|V1W  
  9 ~~qAoD  
public : ^] 6M["d/p  
t05_Px!mW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RdgVB G#Z1  
X8Xn\E  
template < typename T > V JDoH  
  struct result_1 v dU%R\  
  { wepwX y"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ob E:kNE9  
} ; Okpwh kPL5  
)\wuesAO  
template < typename T1, typename T2 > 'w(y J  
  struct result_2 -/>9c-F  
  { F.<L> G7{1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bpW!iY/q3  
} ; pz 7H To;p  
I5qM.@%zB  
template < typename T1, typename T2 > 86%%n?"}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %:3'4;jh%  
  { (s s3A9tG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :\b|dvI<  
} 6PU/{c  
d ;^  
template < typename T > Sh&iQ_vq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &~ *.CQa  
  { k#C f})  
  return OpClass::execute(lt(t)); wK ?@.l)u  
} 2ev*CX6.  
@4drjT  
} ; Z\Z,,g+WL  
:= <0=JE#  
}_}KVI  
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 t0Zk-/s  
好啦,现在才真正完美了。 abi[jxCG  
现在在picker里面就可以这么添加了: KlN/\N\  
XE1$K_m  
template < typename Right > vT c7an6fy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YLOwQj'  
  { l4vTU=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4(=kE>n}  
} oQT2S>cm^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B>z?ClH$R  
x7dEo%j  
8[zb{PRu  
>;4!O%F  
v vq/  
十. bind sb^mLH] 3  
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。 l!?yu]Yon  
先来分析一下一段例子 !`&\Lx_  
A1),el-^5  
NF+<#*1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r\2vl8X~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2q PhLCe Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CqFeF?xd8h  
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。 uSN"vpc4D  
我们来写个简单的。 Nxk(mec"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $6h*l T<  
对于函数对象类的版本: '\"G{jU@  
O9s?h3  
template < typename Func > icgJ;Q 5  
struct functor_trait hJ*Ihwn|  
  { ObG=>WPJa  
typedef typename Func::result_type result_type; j6S"UwJjp  
} ; s5D:  
对于无参数函数的版本: UKtSm%\  
y$b]7O  
template < typename Ret > `Ye8 Q5v"]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HYCuK48F[_  
  { qMP1k7uG)  
typedef Ret result_type; G.\l qYrXU  
} ; 6w| J -{2  
对于单参数函数的版本: 6na^]t~ncm  
TL0[@rr4  
template < typename Ret, typename V1 > WsI>n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > };,/0Fu  
  { 8'#/LA[uPe  
typedef Ret result_type; jlqv2V7=/  
} ; /,s[#J   
对于双参数函数的版本: }Fa%%}  
W)*p2 #l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5~H#(d<oZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZmEEj-*7s  
  { DyO$P#~?  
typedef Ret result_type; 7 oQ[FdRn*  
} ; mi,&0xDe a  
等等。。。 9\JQ7$B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy SA;#aj}rV  
,q#0hy%5/  
template < typename Func > 2`?!+")  
struct func_return 0w=R_C)s  
  { W!T"m)S  
template < typename T > Jr;jRe`4c  
  struct result_1 ,7_4 z]jK  
  { YXW%]Uy+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (MLwQiop  
} ; Y?d9l  
hK|j6x f.o  
template < typename T1, typename T2 > }ns-W3B'  
  struct result_2  :A1:  
  { @-&MA)SN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7zemr>sIh  
} ; W-efv  
} ; UUc8*yU)  
?jx1R^  
p-GAe,2q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T;5r{{  
)%d*3\Tsd  
template < typename Func, typename aPicker > ntVS:F  
class binder_1 vBcq_sbo  
  { Pe;Y1Qq>>  
Func fn; eE GfM0  
aPicker pk; vy9 w$ls  
public : jszK7$]^  
-n80 &  
template < typename T > m908jI_So  
  struct result_1 v'!a\b`9  
  { ^T::-pN*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iBTYY{-wF  
} ; S! v(+|  
t. ='/`!N  
template < typename T1, typename T2 > #S]ER907  
  struct result_2 qOih`dla  
  { ar9]"s+'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )3Z ^h<"j  
} ; Ej ".axjT  
W2FD+ wt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _tTNG2  
6 Orum/|h  
template < typename T > kE9esC 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !K f#@0E..  
  { aFz5leD  
  return fn(pk(t)); 5,-U.B}  
} },+wJ1  
template < typename T1, typename T2 > ,'xYlH3s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hCjR&ZA  
  { L>y J  
  return fn(pk(t1, t2)); W\&8au ds  
} x^4xq#Bb7  
} ; ZOCDA2e(j  
J &pO%Q=b  
FCi U  
一目了然不是么? Szbb_i{_ `  
最后实现bind }J">}j]/  
TJ q~)Bm  
m< _S_c  
template < typename Func, typename aPicker > >Cw<BIF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VCXJwVb  
  {  ;s`sn$@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  ks$JP6  
} u/cg|]x&T  
q\m2EURco  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0U%f)mG  
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。 W`\R%>$H  
1N7Kv4,  
十一. phoenix ]QzGE8jp*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a}%#*J)!  
N(I&  
for_each(v.begin(), v.end(), %3NqSiMs  
( <B9C*M"4%  
do_ *s9C!w YMZ  
[ 8!Vl   
  cout << _1 <<   " , " <Utnz)  
] B2-V@06  
.while_( -- _1), Ecd;<$tk  
cout << var( " \n " ) GrUCZ<S  
) 0 stc9_O  
); 9E>xIJ@J2T  
='`/BY(m[  
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: O8B\{T1  
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 &f ^,la  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  =-IbS}3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #Q2Y&2`yGT  
Y.g59X!Ub2  
J ]nohICe  
template < typename Cond, typename Actor > U2bjFLd"  
class do_while cWoPB _  
  { \v'p/G)g  
Cond cd; tmQH|'>>  
Actor act; 8 7D*-Gw  
public : /YZr~|65  
template < typename T > E\Rhz]G(  
  struct result_1 x>Zn?YR,"  
  { {q"OM*L(  
  typedef int result_type; W[Ls|<Q  
} ; rg^'S1x|  
e" St_z(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j'A_'g'^  
dBz/7&Q   
template < typename T > TWA-.>c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z'"tB/=W  
  { :]\([Q+a  
  do eEuvl`&  
    { _d5QbTe  
  act(t); "wNJ  
  } 9I}-[|`u  
  while (cd(t)); Wf|Q$MHos  
  return   0 ; gIjh:_ Pz  
} 7@D@ucL  
} ;  #"@|f  
*MKO I'  
OCNQvF~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G"h'_7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 o,_? ^'@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 < jJ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OX\A|$GS  
下面就是产生这个functor的类: 3yVMXK  
59h)-^!  
wB.&}p9p  
template < typename Actor > C{U?0!^  
class do_while_actor &5yV xL:  
  { .yz}ROmN^  
Actor act; E=nIRG|g  
public : vSEuk}pk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y*qVc E  
As'=tIro  
template < typename Cond > YNQY4\(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <0Xf9a8>  
} ; \W~ N  
E|iQc8gr&  
gEy?s8_,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [ CQ+p!QZ  
最后,是那个do_ h2G$@8t}I  
Q+[n91ey**  
:tV*7S=)  
class do_while_invoker 4K\G16'$v  
  { 8Vr%n2M  
public : AE[b},-[  
template < typename Actor > nLXlU*ES  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fdFo#P  
  { `sn^ysp  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4h|c<-`>t  
} pR=@S>!|  
} do_; Z?h~{Mg  
R!}H;[c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6^]+[q}3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !|^|,"A)  
最后来说说怎么处理break和continue b3=rG(0f  
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。 8A##\j )  
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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