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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N%`Eq@5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R P6R1iN3  
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, siGt5RH*  
&MF%zJ6  
5P <  F  
zf^F.wW  
  class filler x^ ]1m%  
  { 7ip(-0  
public : ?28aEX_w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4S#q06=Xe  
} ; !P b39[f  
'D;'Pr]  
y-CVyl  
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: 9S[Tan|  
;/-#oW@gQ  
`F1 ( v  
;u: }rA)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SwPc<Z?P  
79Vp^GG7  
z|>f*Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KwuNHK)-  
ni x1_Wo;  
&tE#1<k  
OQh(qa  
二. 战前分析 zos#B30  
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。 @VcSK`  
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 T5di#%: s  
2*1s(Jro  
~2*8pb 4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gT6@0ANq  
  /* --------------------------------------------- */ .EUOKPK4W  
vector < int *> vp( 10 ); K%"cVqb2V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0UT2sM$  
/* --------------------------------------------- */ y:8*!}fR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .J3Dk=/  
/* --------------------------------------------- */ a<K@rgQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f<0nj?  
  /* --------------------------------------------- */ ~8G<Nw4*\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L3- tD67oa  
/* --------------------------------------------- */ :S5B3S@|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D;al(q  
vMOit,{  
1JoRP~mMxa  
#5x[Z[m  
看了之后,我们可以思考一些问题: N;6WfdA-  
1._1, _2是什么? {?9s~{Dl  
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。 ! G+/8Q^  
2._1 = 1是在做什么? Q!VPk~~(  
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。 xl$#00|y  
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。 1(**JTe  
i XI:yE;  
$dLPvN  
三. 动工 If_S_A c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JOIbxU{U_  
&~7b-foCq  
A@0%7xm  
^KJIT3J(#  
template < typename T > Gm.n@U p  
class assignment ryq95<lF  
  { Y?z@)cL  
T value; +cVnF&@$  
public : j5:{H4?  
assignment( const T & v) : value(v) {} XK>/i}y  
template < typename T2 > ivbuS-f =r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -)tu$W*  
} ; \Podyh/;?  
b!ZXQn3X<  
ODH@ /  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }I'g@Pw9[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (SLAq$gvd  
~o+HAc`=v  
e/m ,PE  
h+x"?^   
  class holder x.+}-(`W#~  
  { '%`W y@  
public : D/Y.'P:j  
template < typename T > .sA?}H#wb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -zd*tujx  
  { @hiwq 7[j  
  return assignment < T > (t); <;.Zms${@  
} N}>XBZy  
} ; mlY0G w_e  
J..>ApX  
1TKOvy_  
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: vb}; _/ #?  
sSi1;9^o  
  static holder _1; MX?K3=j @>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]iuM2]  
x aWmwsym  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P.RlozF5;  
而不用手动写一个函数对象。 ":*PC[)W  
0=;jGh}|i  
++:vO  
B8_ w3;x  
四. 问题分析 ubIGs| p2c  
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。 Cd#>,,\z  
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。 1@kPl[`p'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ho_;;y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !c\d(u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  )>Oip  
+'?p $@d  
五. 问题1:一致性 vS:%(Y"!<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| pAYH"Q6~)I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dvk? A$  
4?X#d)L(  
struct holder . oUaq|O  
  { *tjE#TW  
  // Z xLjh  
  template < typename T > l,*v/95h  
T &   operator ()( const T & r) const 3C8'0DB  
  { rO/mK$  
  return (T & )r; >'/G:\M>A  
} y5.Z<Y  
} ; G|yX9C]R   
Mu18s}  
这样的话assignment也必须相应改动: glh2CRUj  
"';'*x  
template < typename Left, typename Right > z_eP  
class assignment 5,'?NEyw  
  { [SgP1>M  
Left l; /J8AnA1  
Right r; 86~HkHliv  
public : /!UuGm   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'z2}qJJ)  
template < typename T2 > UnZ*"%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }.7!@!q.  
} ; 0%}$@H5i  
28-6(oG  
同时,holder的operator=也需要改动: *~fZ9EkD  
|^Z1 D TAw  
template < typename T > L*9^-,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VY@uQ#&A  
  { /g712\?M4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rSB"0 W7  
} *J?QXsg  
mUzNrkG(G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7[QU *1bk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S)z jfJR  
B N@*CG  
return l(rhs) = r; [b J/$A  
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。 -[v:1\Vv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O1coay  
 "=H7p3  
template < typename Tp > #;a 1=8H  
class constant_t UKQ ,]VC  
  { =V_} z3b  
  const Tp t; , Z#t-?  
public : \*!?\Ko`W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Xcicqywe?  
template < typename T > X_|8CD-@6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P@p(Y2&~g  
  { C+,;hj  
  return t; 4>{q("r,  
} 8[ 1D4d  
} ; a |32Pn  
Rs{L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Qwk  
下面就可以修改holder的operator=了 oKz|hks[6  
Uq~{=hMX  
template < typename T > >c\'4M8Cz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i=reJ(y-  
  { ]~87v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Us M|OH5k  
} D<#+ R"  
`.Y["f 1B  
同时也要修改assignment的operator() Mvrc[s+o  
F^IYx~:  
template < typename T2 > C!B2 .:ja  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -Uq I=#  
现在代码看起来就很一致了。 +e%9P%[+  
Tm_AoZH  
六. 问题2:链式操作 sZPPS&KoP3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6/T hbD-C  
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。 4t|g G`QW7  
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。 Vur$t^zE  
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。 ,`G8U/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VCcLS3  
i15uHl  
template < typename T > 7NMQUN7k '  
struct result_1 2K!3+D"  
  { #SQT!4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4s^5t6  
} ; -wC;pA#o  
z6B/H2  
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: '[~NRKQJ  
utQE$0F  
template < typename T > nE+sbfC   
struct   ref *pk*ijdB  
  { r{$ip"f  
typedef T & reference; bAeC=?U  
} ; yW^[{)V 3%  
template < typename T > #c'yAa  
struct   ref < T &> F5gL-\6  
  { ?7@B$OlU  
typedef T & reference; j=r`[B m  
} ; o  <0f  
8V;@yzI ha  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {tV)+T  
%8>s:YG  
template < typename T > 4gb2$"!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &kHp}\  
  { m7zen530  
  return l(t) = r(t); =2\k Jv3  
} nY'0*:'u  
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。 1<fS&)^W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y!6B Gz  
ANc)igo  
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 kTAb <  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ixw3Z D(>+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  &xgMqv2/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s-}|_g.Pt  
最后的布局是: 8t!(!<iF0  
                Add &&xBq?  
              /   \ '~VKH}b  
            Divide   5 %UI.E=`n  
            /   \ Lz2wOB1Zc+  
          _1     3 *j?tcxq  
似乎一切都解决了?不。 ;RflzY|D  
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。 :`2<SF^0O  
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。 A)kx,,[  
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: hq6fDRO/4  
1Zx|SBF  
template < typename Right > HlqCL1\<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \-0@9E<D  
Right & rt) const `L`qR,R  
  { Ah;2\0|t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^G[xQcM73  
} -X'HZ\)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bvuoGG*  
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。 `ky< *  
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。 %2f``48#  
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。 R5g -b2Lm  
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。 y{,HpPp#o  
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? "fdgBso  
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: X]U,`oE)9  
Qg"hN  
template < class Action > ;gY W!rM  
class picker : public Action =MEv{9_  
  { 5DK>4H:  
public : K}tl,MMU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a*$to/^r  
  // all the operator overloaded mv O!Y  
} ; }=z_3JfO  
Y;8Ys&/t  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "=@b>d6U+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "XT7;!  
l Q]&:%^\  
template < typename Right > = I,O+^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iZ<^p1i  
  { 9 [v=`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <+o-{{E[  
} dqnH7okZ  
y  >r7(qg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n$ $^(-g@)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lqn7$  
B8UtD  
template < typename T >   struct picker_maker |iKk'Rta4  
  { =.(yOUI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >A5R  
} ; %@#+Xpa+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `E+)e?z  
  { f uQbDb&  
typedef picker < T > result; $h`(toTyF  
} ; !O6e,l  
T$T:~8tK3  
下面总的结构就有了: Aayh'xQ  
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。 |t+M/C0y/  
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。 g6{.C7m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 . <`i!Ls  
至此链式操作完美实现。 M(|Qvh{Q6  
v".q578 0B  
fftFNHP  
七. 问题3 JQ=i{9iJ  
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。 T]-yTsto  
eQu%TZ(x-$  
template < typename T1, typename T2 > <f.*=/]W2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xI}o8GKQq  
  { dU1w)Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X TEC0s"F  
} I=o[\?u*_  
to,DN2rN  
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: c[\ :^w^I6  
4 YDK`:4I~  
template < typename T1, typename T2 > Hy ^E m  
struct result_2 ;*1bTdB5a  
  { x;)bp7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KY34Sc  
} ; ]E'BFon  
#N^TqOr  
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? \95qH ,w)T  
这个差事就留给了holder自己。 %a=K:" oU[  
    J ^gtSn^  
O4RNt,?l  
template < int Order > ~\kJir  
class holder; EBlfwFd  
template <> W&CQ87b  
class holder < 1 > yTzP{I  
  { 5v <>%=  
public : A<P3X/i  
template < typename T > A}WRpsA9  
  struct result_1 WA}<Zme3[  
  { _J(n~"eR  
  typedef T & result; xxkU u6x#  
} ; /WlK*8C  
template < typename T1, typename T2 > nv&uhu/q  
  struct result_2 jXA!9_L7  
  { b ?9c\-}  
  typedef T1 & result; o#3?")>|  
} ; y_EkW f  
template < typename T > uw!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IN=pki |.  
  { VH[r@Pn  
  return (T & )r; BCsz8U!  
} d\aKGq;8C  
template < typename T1, typename T2 > u>c\J|K_V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9rXbv4{  
  { w}+#w8hu  
  return (T1 & )r1; f ?8cO#GU  
}  }/~%Ysl  
} ; L#sw@UCK  
h/~:}Bof  
template <> ?xEQ'(UBQ  
class holder < 2 > !Ic;;<  
  { 4;"^1 $  
public : r_C|gfIP  
template < typename T > 0\v98g<[+  
  struct result_1 )006\W|t9  
  { 1Vq]4_09g1  
  typedef T & result; ! |SPOk  
} ; 3jF#f'*  
template < typename T1, typename T2 > q-s! hiK  
  struct result_2 X-1<YG  
  { ",/3PT  
  typedef T2 & result; O@JgVdgf  
} ; Y g>W.wA  
template < typename T > gXr"],OM;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @3`:aWda  
  { Y `4AML  
  return (T & )r; 1'ne[@i^/  
} s X&.8  
template < typename T1, typename T2 > d"3S[_U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tHNvb\MR$  
  { jVP70c  
  return (T2 & )r2; *hVbjI$  
} GC?X>AC:  
} ; I9O9V[  
RmS|X"zc  
Z(Da?6#1  
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> >。 +pYrAqmO-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F) w.q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <p@c %e,_  
XL[/)lX{  
return l(i, j) = r(i, j); (vte8uQe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bqug o  
s2Gi4fY?  
  return ( int & )i; Y.I-h l1<r  
  return ( int & )j; zJ{?'kp  
最后执行i = j; 6o@}k9AN  
可见,参数被正确的选择了。 89@\AjI  
!NWz  
B;9"=0  
H /Idc,*  
IV{,'+hT  
八. 中期总结 JFaxxW  
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: [NcS[*qp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gfE<XrG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (;utiupW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d,=Kv  
""Ul6hRgv  
?pgdj|"a  
w:Ui_-4*>  
5,=Yi$x  
TR!^wB<F  
九. 简化 1);$#Dlt k  
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。 RZ)sCR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B5J!&suX  
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: QS2J271E}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [?)=3Pp  
  +-*/&|^等 Gd0-}4S?  
2. 返回引用。 gLv|Hu7  
  =,各种复合赋值等 `abQlBb*  
3. 返回固定类型。 j]7|5mC78  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [vki^M5i|Z  
4. 原样返回。 c>fLSf  
  operator, F-}-/N]o q  
5. 返回解引用的类型。 :LRR\v0HM  
  operator*(单目) TJ(PTB;  
6. 返回地址。 _'&N01  
  operator&(单目) A^7!:^%K  
7. 下表访问返回类型。 VlKy6PSIg  
  operator[] 8f>=.O*)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }qfr&Ffh@  
  operator<<和operator>> L'{;V\d  
A.7:.5Cx'  
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。 Dd|}LV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g-'y_'%0G  
zx^]3}  
template < typename Left > h}xUZ:  
struct value_return &d`T~fl|  
  { 0 eZfHW&  
template < typename T > H"(:6 `  
  struct result_1 MhC74G  
  { 1?)iCe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xw: v|(  
} ; .d`+#1Ot(  
T=cSTS!P;q  
template < typename T1, typename T2 > Rf@D]+v  
  struct result_2 \V@SCA'  
  { g+/%r91hZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ];Whvdnv  
} ; !f_GR Pj'  
} ; P# 2&?.d\  
zi:F/TlUC  
bb;fV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mY-Z$8r  
KtJE  
下面我们来剥离functor中的operator() ZWMX!>o<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WrbDB-uM  
J#Fe"  
return l(t) op r(t) }]vj"!?a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }@yvw*c  
return op l(t) +C7 1".i-  
return op l(t1, t2) Hxr2Q]c?u  
return l(t) op  l|`FW  
return l(t1, t2) op XuJwZN!(  
return l(t)[r(t)] J#*Uf>5NY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lEi,duS)  
oTtmn, T  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vl$! To9R"  
单目: return f(l(t), r(t)); Wm:3_C +j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pb?H cg  
双目: return f(l(t)); _5a]pc$\Y]  
return f(l(t1, t2)); YVVX7hB  
下面就是f的实现,以operator/为例 7ka^y k@Q  
OXDlwbwL  
struct meta_divide ))c;DJc  
  { lp[3z& u  
template < typename T1, typename T2 > ub6\m=Y7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6A M,1  
  { l^xkXj  
  return t1 / t2; qGkrG38K  
} _yjM_ALjo  
} ; L*tXy>&b.  
kN9S;o@)  
这个工作可以让宏来做: X@+:O-$  
$}oQ=+c5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e<5+&Cj  
template < typename T1, typename T2 > \ N&NOh|YS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V2es.I  
以后可以直接用 :{4G= UbAI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6bnAVTL5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ..FUg"sSO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +C;ZO6%w  
)|LX_kyW  
/og}e~q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 wlqV1.K  
u#p1W|\4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M)Rp+uQ  
class unary_op : public Rettype ,2JqX>On>Y  
  { ~m!>e])P?X  
    Left l; qq-&z6;$  
public : 7qE V5!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qNHS 1  
*" <tFQ  
template < typename T > {N5g52MN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7~\Dzcfk"P  
      { +lJuF/sS8m  
      return FuncType::execute(l(t)); $ajw]2kx  
    } z+" :,#  
?Z4& j'z<  
    template < typename T1, typename T2 > };9dd3X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  %W"\  
      { PkDL\Nqe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x|0Q\<mEe  
    } Y@eHp-[  
} ; H[@}ri<  
R'dF<&Kj|  
3JW9G04.  
同样还可以申明一个binary_op CcY.8|HT  
!P@u4FCs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QX%m4K/a  
class binary_op : public Rettype <eN>X:_N  
  { uNd;; X  
    Left l; ?P`wLS^;  
Right r; 5[l3]HOO  
public : 1+eC'&@Xjt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -D:J$d 6R<  
W}L =JJo},  
template < typename T > eE7 R d>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5B'-&.Aj+  
      { %c^]Rdl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h>mQ; L  
    } A!^K:S:@  
/bCrpcH  
    template < typename T1, typename T2 > "vLqYc4$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .6O>P2m]a_  
      { Va=0R   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AN: ,t(w  
    } f~Kln^  
} ; ! FHNKh  
9k7|B>LT  
[&NF0c[i  
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 R$6Y\ *L[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }QJE9;<e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Slv}6at5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~fCD#D2KU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -HoPECe  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J=zZGd%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GQF7]j/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (59<Zo  
下面是修改过的unary_op yv3my aS  
|lJXI:G G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1pzU=!R?-O  
class unary_op D%^EG8i n.  
  { \XRViG,|5  
Left l; ?-@h Nrx  
  ^[zF_df  
public : <R3S{ ty  
FNc[2sI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  o{-PT'  
/c'#+!19  
template < typename T > @.0jC=!l  
  struct result_1 W!tP sPM  
  { I5x/N.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &7@6Y{!/  
} ; 2Y wV}  
5j ]}/Aq  
template < typename T1, typename T2 > dDpe$N  
  struct result_2 N# ,4BU  
  { k(^zhET  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HwU \[f  
} ; *3 9sh[*}  
WX0@H[$i#  
template < typename T1, typename T2 > y~- ?   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W 8E<P y  
  { #mllVQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vjXvjv{t  
} ir]uFOj  
R4IFl z  
template < typename T > xY!]eLZ)&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3I"&Qp%2  
  { K] Eq"3  
  return OpClass::execute(lt(t)); sS-5W-&P{T  
} mD)Nh  
8<]> q  
} ; a?JU(  
x(S 064  
tY[y?DJ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *\joaw  
好啦,现在才真正完美了。 l,v:[N  
现在在picker里面就可以这么添加了: Qy6Avw/$  
RIJBHOa  
template < typename Right > q!AS}rV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |xf%1(Rl@  
  { tS!~> X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gcv,]v 8  
} N}dJ)<(2~  
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。 pg>P]a{  
-9aht}Z  
'm2,7]  
*K+*0_  
G %#us3x  
十. bind F5MWxAS,>  
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。 s#d# *pgzh  
先来分析一下一段例子 5X`.2q=d  
x(t} H8q  
'6xn!dK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VS}Vl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gH_r'j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +-.BF"}  
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。 1%-?e``.  
我们来写个简单的。 _aD 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: <4O=[Q5S  
对于函数对象类的版本: mR0@R;,p  
(+^1'?C8  
template < typename Func > +m+HC(Z  
struct functor_trait W:) M}}&H  
  { [{zekF~)@  
typedef typename Func::result_type result_type; +6;OB@  
} ; -_4! id  
对于无参数函数的版本: aoJ&< vl3  
{;-$;\D  
template < typename Ret > RMvlA' c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CI  @I  
  { KK] >0QAY  
typedef Ret result_type; d9^=#ot  
} ; jWoo{+=D  
对于单参数函数的版本: P{qn@:  
7P\sn<  
template < typename Ret, typename V1 > FcWu#}.p}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B[$SA-ZHi  
  { Lte\;Se.tu  
typedef Ret result_type; ';lO[B  
} ; }>OE"#si  
对于双参数函数的版本: Hv`Zc*  
'8Gw{&&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R -h7c!ko  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Tl1?5  
  { ~]yqJYiid^  
typedef Ret result_type; my} P\r.  
} ; L`Ic0}|lzy  
等等。。。 Z7f~|}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G6J3F  
ILVbbC`D  
template < typename Func > X:e'@]Z)?  
struct func_return N&GcWcq  
  { 1U9iNki  
template < typename T > UG!&n@R  
  struct result_1 ;{ezK8FJ}@  
  { HwGtLeB"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jxoEOEA  
} ; 9z-"JnM  
pTN_6=Y"  
template < typename T1, typename T2 > sV+>(c-$  
  struct result_2 *o>E{  
  { B#gmT2L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; es6e-y@e  
} ; pE`( kD  
} ; \UC4ai2MK  
`C()H@;  
gTq-\k(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +amvQ];?Q8  
awawq9)Y  
template < typename Func, typename aPicker > *PI3L/*  
class binder_1 ^Uf`w7"iY  
  { O7K))w  
Func fn; vd ;wQ  
aPicker pk; IR>K ka(B  
public : "E8!{  
:#LB}=HQ  
template < typename T > dHu]wog  
  struct result_1 !uZ+r%  
  { ]MHQ "E?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0hv[Ff  
} ; Z/I!\  
6JL 7ut  
template < typename T1, typename T2 > | -R::gm  
  struct result_2 f>'7~69  
  { =?2y <B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 42C:cl} ."  
} ; ZD<,h` lZ  
P``hw=L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d-* 9tit  
a=J?[qrx  
template < typename T > 63f/-64?7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #[si.rv->  
  { H z6H,h  
  return fn(pk(t)); q[#\qT&QU  
} u1"e+4f  
template < typename T1, typename T2 > ]@f6O *&=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i" )_M|   
  { l?~ci ;lG  
  return fn(pk(t1, t2)); lz*PNT{E  
} :X!(^ a;]  
} ; b^xf ,`D  
01dx}L@hz  
8fN0"pymo  
一目了然不是么? d.+vjMI  
最后实现bind X XF9oy8  
A/QVotcU  
YO Y+z\Q  
template < typename Func, typename aPicker > U %4g:s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -Z Z$ 1E  
  { 06`__$@h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _(jE](,  
} w(yU\ N  
bXW)n<y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J.&q[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 SUEw5qitB  
-r2cK{Hhp&  
十一. phoenix cU>&E* wD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7m jj%  
QA3l:D}u  
for_each(v.begin(), v.end(), KZE.}8^%D  
( 2eK\$_b_  
do_ y((_V%F}  
[ BuYDw*.  
  cout << _1 <<   " , " Fv: %"P^  
] h <M7[p=  
.while_( -- _1), Lr^xp,_n  
cout << var( " \n " ) <Z;7=k  
) &SM$oy#?  
); ^M9oTNk2  
P=@lkF!\#  
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: w(U/(C7R  
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 <7 rK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %8tN$8P  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  )L!R~F C  
'2tEKVb  
vraU&ze\1  
template < typename Cond, typename Actor > q+z\Y?  
class do_while aC},h   
  { S3'g(+S  
Cond cd; U,M,E@  
Actor act; NQJqS?^W&M  
public : :6/OU9f/R  
template < typename T > [w/t  
  struct result_1 J*Hn/m  
  { 5:d2q<x:{  
  typedef int result_type; 5{a( +'  
} ; vw]nqS~N  
##@#:B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9vTQ^*b m  
8_m9CQ6 i  
template < typename T > t/1NTa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _pGviGR  
  { ,OCTm%6e  
  do xdM#>z`;  
    { =Q}mJs  
  act(t); hn|E<  
  } eh>E).  
  while (cd(t)); )r i3ds  
  return   0 ; 713M4CtJ  
} qlJOb}$ I  
} ; 4sQAR6_SW~  
{?y7'  
+E~`H^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z ~9N  
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。 PoJyWC  
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。 f5 %&  
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。 =)YYx8gR  
下面就是产生这个functor的类: =.oWguzu  
ws?s   
Nj_sU0Dt  
template < typename Actor > C<t>m_t9  
class do_while_actor m#$za7  
  { }?J5!X  
Actor act; RM1uYFs<  
public : CD1=2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _0["J:s9  
mJ>99:W+  
template < typename Cond > (VAL.v*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j2 ^T:q[  
} ; l&Ghs@>Kl  
dO;vcgvb  
xg^^@o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @%nUfG7TQ  
最后,是那个do_ xJLO\B+gM  
TY\"@(Q|G  
<57l|}8  
class do_while_invoker 'F?Znd2L  
  { _0q~s@-  
public : 8{fz0H.<?  
template < typename Actor > Ww&- `.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VQ<i$ I  
  { TDE1z>h+"  
  return do_while_actor < Actor > (act); X&?lDL7?  
} T\!SA  
} do_; T;r];Y(b*  
\y`3LhY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YIQ]]q8R!L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z~e~K`S  
最后来说说怎么处理break和continue )UZ0gfx  
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。 >MWpYp  
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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