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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4Fhiac  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F, {M!dL  
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, 5P_%Vp`B2  
M##h<3I  
zRtaO'G(  
t6p}LNm(V  
  class filler Di{T3~fqU  
  { | ZBv;BW  
public : T)Z2=5V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9u<4Q_I`  
} ; =)5eui>{  
rqk1 F~j|  
^yDCX  
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: dA-ik  
 TA;  
S N_!o2F2  
^S!^$d*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sl^i%xJ|l'  
~5$V8yfx h  
)qs>Z?7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X~XpX7d!  
Wj2]1A  
Z\8TpwD2  
-E~pCN(E  
二. 战前分析 a>A29*q  
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。 F-Mf~+=Dn  
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 m}w~ d /  
HrQBzS  
\YO1;\W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j48cI3C  
  /* --------------------------------------------- */ hEAt4z0P  
vector < int *> vp( 10 ); [su2kOX|X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %!$ua_8  
/* --------------------------------------------- */ 4eapR|#T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )M(;:#le  
/* --------------------------------------------- */ c;DWSgIw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A,-UW+:  
  /* --------------------------------------------- */ C;2!c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O-- "\4  
/* --------------------------------------------- */ aW hhq@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dg~r%F  
gaBt;@?:Q  
[/ uqH  
tWL3F?wd  
看了之后,我们可以思考一些问题: \/,54c2  
1._1, _2是什么? yQb^]|XG  
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。 v3 4!rL  
2._1 = 1是在做什么? 7eb^^a?  
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。 nWpqAb  
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'V1zL#  
Z 4NNrA#  
HV'xDy[)  
三. 动工 $I&DAGV0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *FyBkG'  
i)fAm$8# G  
'6i"pJ0%  
7z!|sPW](b  
template < typename T > Y$SZqW0!/  
class assignment ecIxiv\  
  { PY=(|2tb4  
T value; |@KW~YlE  
public : ZrJAfd\5c  
assignment( const T & v) : value(v) {} |&Gm.[IX;q  
template < typename T2 > xI?%.Z;*+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x5\C MWW  
} ; <a%9d<@m  
v <1d3G=G  
bqpy@WiI S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4:<74B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5Mm><"0  
*(~7H6  
9%aBW7@SK  
A&_H%]{<:  
  class holder AcV 2l  
  { 'Ba Ba=  
public : d`9% :2qE  
template < typename T > +{Yd\{9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9[}L=n  
  { ]pi"M 3f_  
  return assignment < T > (t); n'a=@/  
} JK:i-  
} ; !-1UJqO  
2lNZwV7  
rn3GBWC_C  
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: rvjPm5[t  
9^ITP!~e*  
  static holder _1; ``?] 13XjK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3u+A/  
c p.c$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E0QrByr_  
而不用手动写一个函数对象。 )P    
vd`;(4i#X  
GUyMo@g  
KhK:%1po  
四. 问题分析 Gkci_A*  
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。 @-y.Y}k#$~  
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。 UMsJg7~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5tUp[/]pl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h^ wu8E   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >jxo,xz  
RGd@3OjN  
五. 问题1:一致性 e= $p(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =\mAvVe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T:$a x  
apsR26\^  
struct holder G3O`r8oZcJ  
  { Gs^hqT;h  
  // Wj0=cIb  
  template < typename T > Zd$a}~4~  
T &   operator ()( const T & r) const ,h1 z8.wD|  
  { *@6,Sr)_  
  return (T & )r; )/VhkSXbG!  
} fLM5L_S}Y  
} ; :u$nH9kwv  
n/$1&x1  
这样的话assignment也必须相应改动: S8-3Nv'  
<1i:Z*l.  
template < typename Left, typename Right > aH7i$U&  
class assignment nn'a` N  
  { !,8jB(  
Left l; j >f  
Right r; [-}LEH1[p  
public : ' lt5|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XV)<Oavs  
template < typename T2 > jI})\5<R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <Uj~S  
} ; MDkcG"O  
_XLGXJ[B  
同时,holder的operator=也需要改动: J^t-pU  
.W4P/P w'  
template < typename T > -|s w\Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mO];+=3v8  
  { f.Wip)g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (bpO>4(S  
} HLMcOuj  
5P=3.Mk  
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。 OU2.d7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i=Nq`BoQf  
&sh5|5EC  
return l(rhs) = r; -!d'!; ]  
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。 ^d2#J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _:(RkS!x  
OR84/^>  
template < typename Tp > 2% ],0,o  
class constant_t ./SDZ:5/  
  { xi5G?r  
  const Tp t; PeD>mCvL"  
public : ]B8`b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lG[@s 'j  
template < typename T > 4yOYw*X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S$O+p&!X  
  { l|WdJn o  
  return t; m/ D ~D~  
} qUNK Dt  
} ; }le}Vuy\s  
`6bIxb{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 awYnlE/Z1  
下面就可以修改holder的operator=了 _p;>]0cc.  
['~E _z  
template < typename T > >9-$E?Mt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z;T_%?u  
  { XPJsnu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V { #8+  
} is?#wrV=K  
FA5|`  
同时也要修改assignment的operator() e@6]rl  
5"~F#vt  
template < typename T2 > #bI ,;]T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6z-ZJ|?  
现在代码看起来就很一致了。 NUSb7<s,&Y  
hA'i|;|ZYc  
六. 问题2:链式操作 ^/'zU,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1 8*M  
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。 .D X  
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。 m5c=h  
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。 OKW}8qM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YK xkO  
n 0/<m.  
template < typename T > ,\fp .K<  
struct result_1 zx #HyO[a  
  { G5MoIC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6 &8uLM(z  
} ; ~&}e8ah2  
CG[2  
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>E*qp}f  
uU$YN-  
template < typename T > #)3luf3G  
struct   ref '{>R-}o[3  
  { sej$$m R  
typedef T & reference; 7uUo DM  
} ; G4&vrM,f  
template < typename T > e\8|6< o[  
struct   ref < T &> {[I]pm~n  
  { ey/{Z<D  
typedef T & reference; <cof   
} ; $O'IbA  
;!~&-I0l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1hTE^\W  
1]&FB{l  
template < typename T > 5>Kk>[|.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }Qu kn  
  { &':Ecmo~`  
  return l(t) = r(t); U ;%cp  
} F<V.OFt  
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。 2gasH11M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 * \$m1g7b  
m%ec=%L9  
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 !B*l'OJw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +nAbcBJAl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4*U5o!w1{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6 2*p*t  
最后的布局是: (IXUT6|  
                Add VY#nSF`  
              /   \ ?zk#}Ex1  
            Divide   5 A<s zY92&5  
            /   \ y2`},  
          _1     3 .Qv H7  
似乎一切都解决了?不。 7 :C_{\(  
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。 6 l,8ev  
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。 -I0J-~#  
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: JGHQzC  
Ndz'^c  
template < typename Right > u7/]Go44  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :pH3M[7  
Right & rt) const ]t"X~  
  { 1IPRI<1U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '< .gKo  
} {j8M78}3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~T^,5Tz1j  
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。 cM_!_8o  
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。 x DiGN Jc  
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。 _LSp \{Z  
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。 1c\KRK4  
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? C0gY  
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: e"(SlR  
c5em*qCw$  
template < class Action > y*#YIS56I  
class picker : public Action 71+ bn  
  { |!q,J  
public : $TX]*hNn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mHyT1e  
  // all the operator overloaded n&%0G2m:  
} ; 9;7|MPbR  
T -p~8=I  
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。 JHXtKgFX  
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: Gk']Ma2J}  
"wR1=&gk  
template < typename Right > 8l l}"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q o6~)Aws  
  { =E w<s5C@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qv W vS9]  
} Q?2Gw N  
8-"D.b4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]~:WGo=_  
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。 QJy1j~9x  
2,6~;R  
template < typename T >   struct picker_maker $%6.lQ  
  { yvWM]A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k`((6  
} ; Q~f mVWq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ge`PVwn  
  { oZ_,WwnE  
typedef picker < T > result;  X`20=x  
} ; >{)\GK0i 7  
nX_w F`n"  
下面总的结构就有了: 8ZF!}kb0F  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 dczq,evp  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 34,'smHi%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K!,9qH  
至此链式操作完美实现。 6rMXv0)  
TWM^5 L:U  
Ay6]vU  
七. 问题3 {.])' ~[U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D (WdI  
9~J#> C0}  
template < typename T1, typename T2 > N9#5 P!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fuU 3?SG  
  { Urz9S3#\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < V*/1{  
} Y?6}r;<  
^;sE)L6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,<BV5~T.|  
-W{ !`<8D  
template < typename T1, typename T2 > 6j Rewj  
struct result_2 ?PYZW5  
  { S6<#] 6 Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =h70!) Z5  
} ; DYF(O-hJK  
 {DD #&B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "%YVAaN  
这个差事就留给了holder自己。 P(.XB`  
    ;@*<M\O  
{%\@Z-9%q,  
template < int Order > vScEQS$>  
class holder; n/{ pQ&B  
template <> 29^(weT"]  
class holder < 1 > e'sS",o*  
  { G{!(2D4!  
public : 4F"%X &$  
template < typename T > C/4r3A/u  
  struct result_1 KF6N P  
  { ]9-iEQ  
  typedef T & result; Rk-G| 52g  
} ; zE Ly1v\"  
template < typename T1, typename T2 > EbeSl+iMx_  
  struct result_2 -,Js2+QZ#  
  { ~z(0XKq0d  
  typedef T1 & result; nsM. `s@V  
} ; rd;E /:`5  
template < typename T > *'*,mfk[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;9Qxq]  
  { |~@yXc5a  
  return (T & )r; P!SsMo6n  
} $:yIe.F  
template < typename T1, typename T2 > vJ{F)0 K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F1S0C>N?5  
  { 1(pv 3  
  return (T1 & )r1; Nt;1&dwUb  
} 1*e7NJ/.,  
} ; 9^8_^F  
C[';B)a  
template <> _f~$iY  
class holder < 2 > e=s({V  
  { },{sJ0To  
public : 1\%@oD_zG  
template < typename T > +s6v!({Z  
  struct result_1 K^h9\< w  
  { [&IcIZ  
  typedef T & result; (+6N)9rj`/  
} ; VN0KK 1 I  
template < typename T1, typename T2 > ^ZIs>.'  
  struct result_2 +^jm_+  
  { J7sH]  
  typedef T2 & result; (Y*9 [hm  
} ; -Mf-8zw8G  
template < typename T > ^oYRB EIJH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6XHM`S  
  { 0Y'ow=8M  
  return (T & )r; `t\\O  
} K,6{c^qf  
template < typename T1, typename T2 > v0TbQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >oN Wf  
  { }]M'f:%b  
  return (T2 & )r2; \=P(?!v  
} V(XZ7<& {  
} ; kT]jJbb"  
]0O3kiVQ  
Q{5.;{/eC  
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> >。 RUq[HxF) 6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K%_UNivN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .2U3_1dX  
Bt#'6::  
return l(i, j) = r(i, j); "%bU74>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t%O)Ti  
jo1z#!|Yw}  
  return ( int & )i; UCup {pDp  
  return ( int & )j; l8J2Xd @   
最后执行i = j; ei>iXDt  
可见,参数被正确的选择了。 zC*dJXt@  
?~IdPSY  
cv1PiIl  
,)N/2M\B-  
itE/QB  
八. 中期总结 W]Nc6B*gI  
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: >j7]gi(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t3g+>U_m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .beqfcj"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TyA1Qk\  
?bu=QV@  
p5py3k  
)*R';/zaI  
M IyT9",Pl  
,6#%+u}f  
九. 简化 q!+:zZu  
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。 ]NtBP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'r(g5H1}gi  
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: ..k8HFz>"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *wsZ aQ  
  +-*/&|^等 K<r5jb  
2. 返回引用。 p] N/]2rR  
  =,各种复合赋值等 @h_ bXo  
3. 返回固定类型。 ,`OQAJ)>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4;>HBCM4-  
4. 原样返回。 oX*;iS X  
  operator, uJlW$Oc:.  
5. 返回解引用的类型。 yyk@f%  
  operator*(单目) T@`Al('  
6. 返回地址。 >)u{%@Rcy{  
  operator&(单目) 8^D1u`  
7. 下表访问返回类型。 717G CL@  
  operator[] _yX.Apv]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fP6.  
  operator<<和operator>> QC!SgV  
S{v]B_N[M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &cd>.&1<2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p@Cas  
T$AVMVq  
template < typename Left > A0RSNAM  
struct value_return FzP1b_i  
  { 2`%a[t@M.  
template < typename T > hg:$H9\%  
  struct result_1 eX lJ=S}  
  { *W^a<Zm8>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g HkHAOe/  
} ; ?Bl/bY$*h  
&r*F+gL  
template < typename T1, typename T2 > ()w;~$J  
  struct result_2 `S5::U6E  
  { {]Cn@.TPD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Vp0_R9oQ  
} ; }~NXiUe  
} ; ^nNpT!o  
I.(@#v7T  
|W$|og'wC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 61_-G#W  
`u R`O9)e  
下面我们来剥离functor中的operator() 1c429&-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WRAL/  
_%Ua8bR$  
return l(t) op r(t) OB\ZT@l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lN8l71N^  
return op l(t) 1 ?Zw  
return op l(t1, t2) kM1N4N7  
return l(t) op _d!o,=}  
return l(t1, t2) op $-~"G,;F  
return l(t)[r(t)] ,nCvA%B!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CWRB/WH:  
!4FOX>|L@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nT +ZSr  
单目: return f(l(t), r(t)); D`mr>-Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -meY[!"X  
双目: return f(l(t)); lKQevoy'  
return f(l(t1, t2)); c#`IF6qj  
下面就是f的实现,以operator/为例 5o>*a>27,A  
vF pKkS343  
struct meta_divide 7jQVm{{.  
  { .pdcwd9  
template < typename T1, typename T2 > #$W0%7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l 9g  
  { 'RF`XX  
  return t1 / t2; @V:Y%#%  
} z}.6yHS  
} ; ~:U`^wtQ  
-Ah&|!/  
这个工作可以让宏来做: 2eeFaFif  
x Gbq,~_r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^,t@HN;gA  
template < typename T1, typename T2 > \ 6 >;OVX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0!KYi_3  
以后可以直接用 W,[QK~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *)`PY4zF  
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 q# Q%p+  
(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。。。) K/*"U*9Kv  
]4V1]  
,b IJW]h0  
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 3A[<LnKR^E  
N{&Lo}6F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x4g/ok  
class unary_op : public Rettype 9wGsHf8]  
  { X%&7-PO  
    Left l; S w%6-  
public : Jc}6kFgO6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FE^/us7r  
GG<0k\RN  
template < typename T > U{bv|vF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IbL'Z   
      { ~m,~;  
      return FuncType::execute(l(t)); ,Wu$@jD/ ]  
    } ceD6q~)  
'W4v>0   
    template < typename T1, typename T2 > }YBuS3{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -sZ'<(3  
      { Fw{#4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dT% eq7=  
    } BBGub?(dR  
} ; s]0 J'UN  
mCk_c  
@ <2y+_e  
同样还可以申明一个binary_op rPyjr(I"_  
iM;Btv[|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GYiL}itD=3  
class binary_op : public Rettype 2p#d  
  { &z5?]`ALu  
    Left l; 1%R${Qhr  
Right r; D.%%D%AdB  
public : &!O?h/&X3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZWGX*F#}P  
MN5}}@  
template < typename T > k\;D;e{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wbcip8<t  
      { n'{jc 6&|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x=L"qC9f/  
    } /wJ4hHY  
$ BgaLJs/O  
    template < typename T1, typename T2 > j6~`C ?(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #a~BigZ[G  
      { }cGILH%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f(eXny@Y  
    } ';8 ,RTe  
} ; 5S!j$_(  
:p@jslD  
#>\SK  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 RU'a 8j+W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e!L5 v?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #3LZX!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +l/kH9m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LVm']_K(f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9xq3>(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {jQLr7'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) WN%,   
下面是修改过的unary_op ":qHDL3  
<T)0I1S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E'D16Rhp  
class unary_op 0V]MAuD($  
  { NB'G{),)Z  
Left l; qLb~^'<iD  
  \b"|p%CL8  
public : Qjnh;uBO  
IA Ma  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2Q]W  
`$FX%p  
template < typename T > _Li.}g@Bd  
  struct result_1 He4HI Z  
  { 0-{E% k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; islHtX VE  
} ; 7t#Q8u?  
V#.pi zb  
template < typename T1, typename T2 > MZf?48"f  
  struct result_2 4gev^/^^  
  { ^[}W}j>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .>[l@x"  
} ; Cg~1<J?2  
oq,nfUA  
template < typename T1, typename T2 > /F"eqMN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I0Allw[  
  { fJ5mKN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .57F h)Y  
} "q=ss:(  
?SO!INJ  
template < typename T > 8%YyxoCH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M=ag\1S&ZF  
  {  "$J5cco  
  return OpClass::execute(lt(t)); Yy]TU} PY  
} yi~]}M  
A& B|n!;b  
} ; Pw]r&)I`y[  
nsXG@CS:  
z)v o  
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 LWhy5H;Es  
好啦,现在才真正完美了。 nHDKe )V  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4VeT]`C^h  
edcz%IOM(  
template < typename Right > D*VO;?D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ntPj9#lf  
  { +$VDV4l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u {\>iQ   
} W)D?8*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B<-("P(q  
6)ZaK  
 >Z3>  
-Q5UT=^  
+_*NY~  
十. bind ]3='TN8aQF  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h@1/  
先来分析一下一段例子 =L1%gQJJ&  
)!E:  
L;vglS=l;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {: _*P TVk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q&&"8.w-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T|h!06   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n{~&^Nby*I  
我们来写个简单的。 .mqMzV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D$H&^,?N  
对于函数对象类的版本: ''q;yKpaz  
>Je$WE3  
template < typename Func > )G, S7A  
struct functor_trait kCz2uG)l  
  { ;=^J_2ls  
typedef typename Func::result_type result_type; 83_mR*tGNp  
} ; \8\T TkVSq  
对于无参数函数的版本: 3*j1v:x`  
;@gI*i N"  
template < typename Ret > cL.>e=x$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v^Fu/Y  
  { 62.Cq!~  
typedef Ret result_type; G.@K#a9  
} ; -6s]7#IC  
对于单参数函数的版本: qRcg|']R  
Gl3g.`X{$@  
template < typename Ret, typename V1 > j"TEp$x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CKFr9bT{  
  { Iix:Y}  
typedef Ret result_type; {&D$U'ye  
} ; 76o[qay  
对于双参数函数的版本: ;ZcwgsxTM  
G)b:UJa"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l?m 3 *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <_*5BO  
  { 5&L*'kV@  
typedef Ret result_type; 'x? |tKzd  
} ; 8dt=@pwx&  
等等。。。 mRyf+O[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "d~<{(:N^  
jVGAgR=[G  
template < typename Func > %yKcp5_  
struct func_return vmOye/?k  
  { 0;=]MEk?  
template < typename T > vlDA/( &  
  struct result_1 O tQ]\:p7  
  { vZS/? pU~~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;"EDFH#W  
} ; SJLs3iz_)  
"W4|}plnu  
template < typename T1, typename T2 > Yh"9,Z&wiR  
  struct result_2 ngd4PN>{4  
  { #wvGS%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7J$rA.tu  
} ; (M{wkQTO  
} ; |d6/gSiF  
;O,&MR{;|n  
;H71A[M T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |FlB#  
RhF< {U.  
template < typename Func, typename aPicker > mKV31wvK}  
class binder_1 pK_zq  
  { rij%l+%@#  
Func fn; 'zMmJl}\vd  
aPicker pk; F/tRyq`D  
public : Wie0r@5E  
F8tMZ,:  
template < typename T > {IBbN05 ;  
  struct result_1 5RO6YxQ  
  { j1K~zG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /Hm/%os  
} ; /J!hKK^k  
&pz`gna  
template < typename T1, typename T2 > e,#5I(E  
  struct result_2 H D$`ZV  
  { A93(} V7I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {LqYb:/C5U  
} ; tId,Q>zH  
|)O;+e\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )M[FPJP}  
ev/)#i#s{  
template < typename T > Dq!YB[Z$:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mN R}%s  
  { g}9heR  
  return fn(pk(t)); [6.<#_~{  
} #zSNDv`  
template < typename T1, typename T2 > h.- o$+Sa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0CX9tr2J  
  { r"x}=# b!  
  return fn(pk(t1, t2)); `\3RFr  
} e(DuJ-  
} ; 0s}gg[lj  
Sw[*1C8  
+Bt%W%_X  
一目了然不是么? ?h#F& y  
最后实现bind PqyR,Bcx0  
Y1qbu~!  
`r\/5|M  
template < typename Func, typename aPicker > D`B*+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d=\\ik8  
  { ,~l4-x.,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l}g_<  
} Xo.3OER  
}J\7IsM&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C^U>{jf !  
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。 q="ymx~  
+= gU`<\  
十一. phoenix = 4'r+2[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z!k  
7vGAuTfi/@  
for_each(v.begin(), v.end(), Yc5) ^v  
( irB}h!@  
do_ ]`h@[fYge  
[ %5Elj<eHZ  
  cout << _1 <<   " , " d1*0?GTT  
] 0\"]XYOH  
.while_( -- _1), < r b5'  
cout << var( " \n " ) +tYskx/  
) "oR%0pU*  
); YsTF10  
Ac +fL  
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: QNj6ETB-d  
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 sN1I+X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 poi39B/Vt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /" &Jf}r  
\C1`F [d_  
V`feUFw3  
template < typename Cond, typename Actor > a'my0m  
class do_while O G7U+d6  
  { v}^uN+a5  
Cond cd; v?DA>  
Actor act; "(\]-%:7  
public : Q 9JT6  
template < typename T >  /zir$  
  struct result_1 ( M3-S5   
  { 5* ~E dT  
  typedef int result_type; ^7$Q"  
} ; GN|xd+O_  
VK}H;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} : +fW#:  
#CB`7 }jq  
template < typename T > ;,B $lgF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0qN?4h)7  
  { a)/ }T  
  do >- CNHb  
    { U owbk:  
  act(t); GM@0$  
  } ;|Rrtf9  
  while (cd(t)); ?SoRi</1  
  return   0 ; hBW,J$B  
} 6bbzgULl  
} ; [Ue"#w  
:&O6Y-/B  
@Y&(1Wl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &=-{adm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 G\r>3Ys  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 t@BhosR-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c 9zMI  
下面就是产生这个functor的类: k3e?:t 9  
rPJbbV",+^  
nqib`U@"  
template < typename Actor > ~_4$|WKl  
class do_while_actor `g(r.`t^  
  { Ar[$%  
Actor act; %h=cwT6  
public : nrz2f7d$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yd`f<Hr<m  
0tN/P+!|  
template < typename Cond > FS6ZPjG)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SA -r61  
} ; G:|=d0  
D{, b|4  
Z%Yq{tAt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zCpXF< _C  
最后,是那个do_ 53?B.\  
Z<[f81hE&  
$4rMYEn08  
class do_while_invoker /m*+N9)  
  { Z E},x U%  
public : Q-$EBNz  
template < typename Actor > f`,isy[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FZJ sZeO  
  { tc)4$"9)  
  return do_while_actor < Actor > (act); VrZ6m  
} ?\T):o;/  
} do_; ?h|w7/9  
gn4 Sz")  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N51RBA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3 *[YM7y  
最后来说说怎么处理break和continue 7D)i]68E  
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。 mMtX:  
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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