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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |n/id(R+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !b=$FOC>  
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, ;2}Gqh)Yr  
2"T&Fp<  
@hv] [(<  
- Zh+5;8g  
  class filler Qfi5fp=f  
  { lQjq6Fl2  
public : . b"e`Bw_=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~@bKQ>Xw  
} ; j!/(9*\  
Qzv_|U  
+Oa1FvoEA  
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: 7Ll(,i<,C  
?a}~yz#B(  
:OM>z4mQ  
\I=:,cz*,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  + h&V;  
fA^O  
M?o`tWLhF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =O<BMq{d  
vPi+8)  
}PJ:9<G y  
VTdZ&%@  
二. 战前分析 60Z)AQs;+J  
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。 :H{8j}"  
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 $) $sApB  
#S5vX<"9  
RVe3@|9(G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  xMU)  
  /* --------------------------------------------- */ ~i4@sz&  
vector < int *> vp( 10 ); \l~h#1|%;s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6pse @x?  
/* --------------------------------------------- */ zc"eSy< w$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LY MfoXp  
/* --------------------------------------------- */ 8VnZ@*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UJI1n?~  
  /* --------------------------------------------- */ RK0IkRXQd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6lPGop]js]  
/* --------------------------------------------- */ Q=[&~^ Y)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FP$]D~DMo  
]!QeJ'BLM  
In r%4&!e  
&'R]oeag  
看了之后,我们可以思考一些问题: K67x.PZ  
1._1, _2是什么? Onl:eG;@  
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。 mP-+];gg  
2._1 = 1是在做什么? Xo,BuK&G  
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。 f &H` h  
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。 O_033&  
T-MLW=Vu  
Yr!3mU-Uvt  
三. 动工 p0/I}n4<5n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >9DgsA`'  
AjpQb ~\  
1g@kHq  
lUrchLoDt  
template < typename T > rRMC< .=  
class assignment vDemY"wz  
  { S=o/n4@}  
T value; 0y(d|;':  
public : O/-xkzR*  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y#G '[N>  
template < typename T2 > Vj_ $%0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Uhf -}Jdw  
} ; c{[d@jt O  
pq@ad\8  
5VI'hxU4Qg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +VJl#sc/;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qdOS=7]W  
W[YtNL;  
czj[U|eB}=  
4):\,>%pK  
  class holder tY7u\Y;^  
  { 49CMRO,T  
public : _L"rygit  
template < typename T > ?#W>^Za=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kn! J`"b  
  { T+\BX$w/4e  
  return assignment < T > (t); PW}Yts7p  
} d;>:<{z@CD  
} ; #2pgh?  
sbRg=k&Ns  
= zsXa=<  
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: Ws=J)2q  
 Z/64E^  
  static holder _1; (T@ov~ @  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 te1lUQ  
k&Sg`'LG8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'h:4 Fzo<  
而不用手动写一个函数对象。 5~qr+la  
`/"z.~8  
$T1c{T6n}  
#pf}q+A  
四. 问题分析 hM;EUWv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 UZ y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 NoMEe<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /q]WV^H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f6DPah#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A/'G.H  
:r|dXW  
五. 问题1:一致性 {|a' =I#2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h.DQ6!?;s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;Eck7nRA)  
t]Vw` z%G  
struct holder 62.{8Uj  
  { 7m1*Q@D  
  // g|W~0A@D  
  template < typename T > r8@:Ko= a  
T &   operator ()( const T & r) const {D7!'Rq,  
  { pnf3YuB  
  return (T & )r; }=wSfr9g  
} #u#s'W  
} ; Nz2}Ma 2  
F7mzBrz  
这样的话assignment也必须相应改动: r&^4L  
~=}56yxl[  
template < typename Left, typename Right > '?#e$<uS-  
class assignment 2f4*r^  
  { >b/Yg:t  
Left l; !]W6i]p  
Right r; (!;4Y82#  
public : wj Y3:S~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <;= X7l+  
template < typename T2 > X\M0Q%8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J`\%'pEn  
} ; B~z& "`  
eE1w<] Eg  
同时,holder的operator=也需要改动: *#~3\{  
anv_I=  
template < typename T > G3KiU($V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W/fM0=!  
  { GAQVeL1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~bg FU  
} R9{6$djq\:  
E-l>z%  
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。 9erTb?@S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jMgNi@  
>:8GU f*  
return l(rhs) = r; D*heYh  
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。 az7L0pp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V[CS{Hy'  
he 9qWL&^G  
template < typename Tp > k4eV*e8  
class constant_t Z#d_<e?  
  { m/CA  
  const Tp t; d[jxU/.p;  
public : 5 '.j+{"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !k Hpw2  
template < typename T > 6D) vY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9].!mpR  
  { I8e{%PK  
  return t; 3xbA]u;gp  
} )4"G1R`3  
} ; D{\hPv  
ASPfzW2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v;irk<5  
下面就可以修改holder的operator=了 P 3);R>j  
!%sj-RMvG  
template < typename T > o)srE5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D L<r2h  
  { 4,UvTw*2z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Bz]j&`  
} 9qW^@5 m  
^\J/l\n  
同时也要修改assignment的operator() E2 #XXc  
XP~4jOL]  
template < typename T2 > 3<#4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y[@$1{YS  
现在代码看起来就很一致了。 m8#+w0p)  
mam|aRzd  
六. 问题2:链式操作 rC$ckug  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `UGHk*DL)  
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。  pb6z)8  
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。 %E,s*=j  
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。 @/yef3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [iB`- dE,  
67%o83\  
template < typename T > +Z#lf  
struct result_1 89?AcZ.D  
  { ?HAWw'QW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |'Z6M];8t  
} ; n:x6bPal]  
Nq Ve{+1x  
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: _.yBX\tf[  
=X]$J@j  
template < typename T > |?i-y3N  
struct   ref pd/{yX M  
  { q>?uB4>^  
typedef T & reference; =;`+^  
} ; c5nl!0XX  
template < typename T > eBlVb*nmq  
struct   ref < T &> CZuV{Oh}?  
  { L1 O\PEeT  
typedef T & reference; P]bI".A8  
} ; &FW|O(]  
*C}vy`X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1-Sc@WXd  
f@]4udc e  
template < typename T > 'OK)[\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t9;yyZh  
  { Yx>=(B  
  return l(t) = r(t); R*VJe+5w  
} E0o=  
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。 z%<Z#5_N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &J,MJ{w6"  
2 <y!3OeN  
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 ]KBzuz%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (ylpH`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )u7y.o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i*_T\_=  
最后的布局是: t n>$5}^;  
                Add 4U( W~O  
              /   \ UMuRB>ey  
            Divide   5 0L9z[2sj  
            /   \ hWP$U  
          _1     3 k}(C.`.  
似乎一切都解决了?不。 6av]L YK  
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。 :} i #ODJ  
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。 n3SCiSr  
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: b%z4u0  
F]:@?}8R  
template < typename Right > /{gCf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /4}{SE  
Right & rt) const 07:CcT  
  { oj/,vO:QT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )S]4 Kt_  
} z^;*&J   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2^'|[*$k1@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U ]Ek 5p  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 eZ'J,;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s,!+wHv_8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?ey!wcv~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *G"L]Nq#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +] s"*'V$  
hN=YC\l  
template < class Action > QVA)&k'T,  
class picker : public Action eo.y,Uh  
  { 38ChS.(  
public : %9cu(yc*}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _ +q.R  
  // all the operator overloaded kC"lO'  
} ; z%Pbs[*C  
(,z0V+ !  
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。 = Bz yI  
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: G}<%%U D  
jq#uBU %  
template < typename Right > i"V2=jTeBv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J$JXY@mBSC  
  { T1sb6CT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )4q0(O)d  
} I CCmE#n  
E`]lr[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *.nC'$-2r  
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。 (\S/  
MhaN+N  
template < typename T >   struct picker_maker t6V@00M@  
  { k`[ L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u2%/</]h  
} ; *8y kE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X2^`Znq9  
  { nKPvAe(  
typedef picker < T > result; /G[; kR"  
} ; j5QS/3  
RR R'azT  
下面总的结构就有了: O%?noW  
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。 %<8@NbF  
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。 sz}YX R=m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DG1C_hu i  
至此链式操作完美实现。 & c a-  
ozv:$>v@"  
vF,\{sgW  
七. 问题3 B]jN~CO?  
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。 WB~ ^R<g  
,QU2xw D[  
template < typename T1, typename T2 > S^ ij%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZtG5vdf  
  { 94Wf ]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rN* , U\q  
} H%2Y8}  
aM/sD=}  
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: B^`'2$3  
jF4h/((|EU  
template < typename T1, typename T2 > nW?DlECo?  
struct result_2 T <J%|d .'  
  { woIcW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0=  ]RG  
} ; U6SgV 8  
l{OU \  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mqPV Eo  
这个差事就留给了holder自己。 e}e|??'(\  
    E07g^y"}i  
#SWL$Vm>  
template < int Order > (KQAKEhD!  
class holder; wbg_%h:  
template <> &Xw{%Rg  
class holder < 1 > 5T]GyftFV  
  { aDr46TB`J  
public : v}w=I}<x  
template < typename T > tu(k"'aJ  
  struct result_1 n$>E'oG2 t  
  { O%:EPdoU  
  typedef T & result; 1~X~"M  
} ; )<W6cDx'H+  
template < typename T1, typename T2 > F=}-ngx8&  
  struct result_2 nU]4)t_o\  
  {  =FZt  
  typedef T1 & result; eq>E<X#<  
} ; erG@8CG  
template < typename T > dno=C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mMLxT3Ci8  
  { )./pS~  
  return (T & )r; &Uqm3z?v  
} P\#z[TuHKC  
template < typename T1, typename T2 > ){=2td$=$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;-Bi~XD  
  { 9D 2B8t"a  
  return (T1 & )r1; %\xwu(|kN  
} -.#He  
} ; |cZKj|0>  
Id->F0x0  
template <> 5$SO  
class holder < 2 > iM'{,~8R5  
  { {UX[SAQ  
public : 3PS( 1  
template < typename T > q r12"H  
  struct result_1 XsE] Z4  
  { h9Zf4@w  
  typedef T & result; ]A*v\Qy  
} ; G4Y]fzC  
template < typename T1, typename T2 > b.jxkx\nt  
  struct result_2 ,XmTKO c  
  { NNUm=g^  
  typedef T2 & result; G(piq4D  
} ; d9/YW#tm  
template < typename T > @WuB&uF=d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K>H_q@-?f  
  { 1EW-%GQO  
  return (T & )r; e<|'   
} $~,]F  
template < typename T1, typename T2 > (0%0+vY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q7PqN1jTE  
  { $;<h<#_n;  
  return (T2 & )r2; w}Q|*!?_  
} F*WW v&\X  
} ; h 9V9.'  
a.F6!?  
/wIev1Z!Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )4[{+OJa  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [MM11K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z+"%MkX0  
?k4O)?28  
return l(i, j) = r(i, j); lyzMKla"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GiBq1U-Q  
Z@j$i\,`  
  return ( int & )i; E&k{ubcT  
  return ( int & )j; 6ju+#]T  
最后执行i = j; Py(l+Ik`>  
可见,参数被正确的选择了。 A0*u(15%  
tR#uDE\wR  
o{\@7'G  
`nM Huv  
Z iDmx-X  
八. 中期总结 o?P(Fuf  
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: $UlA_l29  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x@ bZ((w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]3#_BL)M8p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U[~BW[[@f  
~..h=  
tZ1iaYbvV  
wxPg*R+t  
<_""4  
7I4G:-V:^  
九. 简化 hIa@JEIt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 kl[bDb1p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %>cc%(POO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Uc e#v)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `xbk)oW#  
  +-*/&|^等 EAFKf*K=  
2. 返回引用。 w&;\}IS  
  =,各种复合赋值等 Ov%9S/d  
3. 返回固定类型。 /B!"\0G/,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hMw}[6m  
4. 原样返回。 nZQZ!Vfj  
  operator, wP/rR D6  
5. 返回解引用的类型。 &K k+RHM  
  operator*(单目) ,K7C2PV6  
6. 返回地址。 (JFa  
  operator&(单目) kYs2AzS{d  
7. 下表访问返回类型。 hmkcW r`  
  operator[] <2y~7h:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FQi"OZHq  
  operator<<和operator>> RCNqHYR  
V&KH{j/P  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xPqpNs-,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z<y +D-/  
u ` 9Eh;  
template < typename Left > Uk ?V7?&  
struct value_return ]5td,2E C  
  { sr#, S(p  
template < typename T > cJ:BEe  
  struct result_1 -<&"geJA  
  { O\OG~`HBN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )." zBc#  
} ; @tjC{?5Y  
\@OKB<ra  
template < typename T1, typename T2 > zy@ #R;  
  struct result_2 & A9psc(,&  
  { 6?}8z q[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R|NmkqTK~(  
} ; bz H5Lc{%  
} ; 2~h)'n7Mw  
x)#k$ QU  
}9P)<[>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9L:v$4{LU  
e~rBV+f  
下面我们来剥离functor中的operator() uK(+WA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: & PHHacp  
E_?3<)l)RI  
return l(t) op r(t) Q;r 0#"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @b!fs  
return op l(t) WF-imI:EK  
return op l(t1, t2) RWTv,pLK  
return l(t) op hPFIf>%}  
return l(t1, t2) op w/G5I )G  
return l(t)[r(t)] s'\"%~nF<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F$F5N1<  
~>}BDsM  
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: :Np&G4IM>  
单目: return f(l(t), r(t)); Ev0V\tl>0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =NJb9S&8A  
双目: return f(l(t)); 3CQpe  
return f(l(t1, t2)); @292;qi  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y/Y746I  
lt0(Kf g  
struct meta_divide b'9G`Y s^  
  { G=Ka{J  
template < typename T1, typename T2 > D zDt:.JZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y L&n)   
  { WHAEB1c#Q  
  return t1 / t2; 7\{<AM?*  
} <#|3z8N2  
} ; x6Z$lhZ  
%q>gwq A  
这个工作可以让宏来做: E? F @  
_rjCwo\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  |k 4+I  
template < typename T1, typename T2 > \ >>^c_0"O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jIdhmd* $z  
以后可以直接用 (:T~*7/"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ={maCYlE.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =Z-.4\3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) i-E&Y*\^9H  
)J#@L*  
62vz 'b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JI\u -+BE  
vgE5(fJh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PI0/=kS  
class unary_op : public Rettype 4TR:bQZs  
  { y'pG'"U]_  
    Left l; "t_]Qu6  
public : Za}91z"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k, v.U8  
Pi*,&D>{7  
template < typename T > iv;;GW{2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W=)}=^N0  
      { tO~H/0  
      return FuncType::execute(l(t)); 8%nTDSp&t  
    } GB[W'QGiq  
M>I}^Zp!  
    template < typename T1, typename T2 > 4a)qn?<z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 23+GX&Rp  
      { Uc9Uj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \-sD RW  
    } H uE*jQ  
} ; q(uu;l[  
QT-rb~  
N+}yw4lb  
同样还可以申明一个binary_op 3rR(>}:[V  
2,_BO6 !d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n!tCz<v  
class binary_op : public Rettype {h@R\bU  
  { Q6vkqu5!=  
    Left l; 5Vvy:<.la  
Right r; ,:z@Ji  
public : s@3!G+ -}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sHEISNj/^  
d0N7aacY  
template < typename T > O>k.sO <  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DTr0u}m  
      { i,bFe&7J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'x6Mqv1W  
    } Pel3e ~?t  
%HSoQ?qA  
    template < typename T1, typename T2 > aMj3ov8p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &'|bZms g  
      { Bq$bxuhV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TkQ05'Qc  
    } 3cOXtDV YT  
} ; *YDx6\><  
}D|"$*  
u(REEc~nj  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +*|E%pq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O~xc> w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @7BH`b$)!  
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。 Y8CXin h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "kN5AeRg  
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。。。 =RQ>q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wxg|jP$~   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *?i~AXJm  
下面是修改过的unary_op ~i(*.Z) \  
?.~@lE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3[Z?`X  
class unary_op / ?Q@Pn  
  { U1&m-K  
Left l; ]*v%(IGK  
  l5@k8tnz  
public : (2a~gQGD  
"2Ye\#BU6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D%BV83S   
fC81(5   
template < typename T > 5SK.R;mn  
  struct result_1 -$mzzYH  
  { <GR]A|P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,D#~%kq~  
} ; t(s']r  
5$9j&&R  
template < typename T1, typename T2 > rgOB0[  
  struct result_2 2p'qp/  
  { <K2 )v~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :K W   
} ; &0N 3 p  
y|1-,u.$  
template < typename T1, typename T2 > #&$4tTl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wtRAq/  
  { xOEj+%M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $)PNf'5Zg  
} h],_1!0  
X}S<MA`  
template < typename T > 6rR}qV,+{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -1U]@s  
  {  okfhd{9  
  return OpClass::execute(lt(t)); gI T"nG=a4  
} 7@06x+!  
v/CXX<^U(  
} ; K{"+eA>CU  
`+i<:,z-gs  
U${dWxC  
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 &:Raf5G-E  
好啦,现在才真正完美了。 /y NU0/  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4S+P]U*jW  
WJ/&Ag1  
template < typename Right > HhIa=,VY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Knn$<!>  
  { M<Eg<*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Wny{qj)=  
} UF0PWpuO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0 5 `x$f  
?L7z\b"_~  
q?JP\_o:  
hXZk$a'  
S{&;  
十. bind _W&.{ 7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (?oK+,v?L  
先来分析一下一段例子 I)n%aTfo8  
!WAbO(l  
lKwIlp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OBu$T&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'Kc;~a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~kF^0-JZY  
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。 \iO ,y:  
我们来写个简单的。 |"\A5v|1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4fp}`U  
对于函数对象类的版本: @7.Ews5Mke  
y1@{(CDp"  
template < typename Func > I+ydVj(Op  
struct functor_trait wR\%tumk  
  { Z+FJ cvYx  
typedef typename Func::result_type result_type; [N.4 i" Cd  
} ; FzW7MW>\x  
对于无参数函数的版本: 8)'OXR0/  
1;S@XC>  
template < typename Ret > ;5dJ5_}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s}X2*o`,  
  { 05$CIS>!  
typedef Ret result_type; z GA1  
} ; Np+<)q2  
对于单参数函数的版本: ,n^{!^JW  
"}(*Km5Po  
template < typename Ret, typename V1 > eY;XF.mF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t 8|i>(O  
  { HZ )z^K?1  
typedef Ret result_type; f6u<.b  
} ; `l'z#\  
对于双参数函数的版本: <Zn]L:  
b-\ 1D;]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2w+w'Ag_R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G[@RZ~o4  
  { <V>]-bl/  
typedef Ret result_type; 4Zo.c* BZ  
} ; Wv8?G~>  
等等。。。 KZ>cfv-&a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u{o3  
&M&*3  
template < typename Func > Ja"?Pb  
struct func_return yxik`vmH  
  { +9<"Y6  
template < typename T > eD 4X:^@  
  struct result_1 xG/B$DLn  
  { 8,7^@[bzXx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e ^2n58  
} ; +Hgil  
f; w\k7 #  
template < typename T1, typename T2 > +DU^"q=  
  struct result_2 [0qe ?aI  
  { e];lDa#4-Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &N:Iirg  
} ; 8BE] A_X  
} ; %|AebxB'o  
S6Y2(qdP  
T\?$7$/V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .o8Sy2PaV  
?I{L^j^#4  
template < typename Func, typename aPicker > 9sG]Q[:.]  
class binder_1 Ra) wlI x  
  { %<8`(Uu5  
Func fn; SMoJKr(:w#  
aPicker pk; ' Dcj\=8  
public : >mJH@,F:  
q=(% ]BK  
template < typename T > & %A&&XT9  
  struct result_1 !mHMFwvS  
  { GZH{"_$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4PjC[A*  
} ; B>.x@(}V~  
& OYo  
template < typename T1, typename T2 > ORuC("  
  struct result_2 K*I!:1;3N  
  { z36wWdRa6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;`Nh@*_  
} ; }D>#AFs6#  
e[ yN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^G|* =~_  
vMd3#@  
template < typename T > y+3+iT@i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jvc:)I1NE7  
  { "!+gA&  
  return fn(pk(t)); <Pzy'9  
} Z _Wzm!:  
template < typename T1, typename T2 > `AYq,3V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }@eIO|  
  { :*f  2Bn  
  return fn(pk(t1, t2)); @}=(4%  
} hw$!LTB2  
} ; d~1uK-L]*  
rk6K0TQ8  
27k(`{K  
一目了然不是么? _j+!Fd  
最后实现bind a`L:E'|B9  
m9vX8;.  
Q$uv \h;  
template < typename Func, typename aPicker > }}"pQ!Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GLgf%A`5/_  
  { G4uG"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I`zd:o]  
} 5r`rstV  
K+pVRDRcs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yQuL[#p  
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。 rtS' 90`  
l+[:Cni  
十一. phoenix R&9FdM3K`:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lD[37U!  
Fvf |m7  
for_each(v.begin(), v.end(), ~: {05W  
( M@#T`aS  
do_ 9.8%Iw  
[ vfc:ok1  
  cout << _1 <<   " , " s3HVX'   
] -8xf}v~u  
.while_( -- _1), Wl |5EY  
cout << var( " \n " )  =*&[K^  
) l|=4FIMD  
); +LF#XS@  
w8XCU> |  
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: In?=$_p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;I&VpAPx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3w</B- |nQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;h\T7pwwb  
;xZjt4M1  
} vmRm*8z  
template < typename Cond, typename Actor > |RFBhB/u  
class do_while odCt6Du  
  { MfP)Pk5  
Cond cd; PD)"od  
Actor act; ,;_+o]  
public : )P$|9<_q7x  
template < typename T > tO&ffZP8$  
  struct result_1 v8)"skVnFG  
  { CuWJai:nQ;  
  typedef int result_type; |@vkQ  
} ; CZ<T@k  
;$QC_l''b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 27EK +$  
@eJCr)#}  
template < typename T > N7?B"p/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H5T_i$W  
  { j-":>}oW2.  
  do q0iJy@?A  
    { 8.i4QaU  
  act(t); $@D a|d4  
  } u.gg N=Z  
  while (cd(t)); W6&vyOc  
  return   0 ; Ks-$:~?5":  
} %up?70  
} ; 1z? }'&:  
$KK~KEZ2  
]mTBD<3\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w G%W{T$  
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。 <s9?9^!!V^  
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。 y0%1YY  
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。 FEaT}/h;  
下面就是产生这个functor的类: v $Iw?y  
''y.4dvX  
u^1#9bAW8  
template < typename Actor > Xw-[Sf]p  
class do_while_actor  Y{p$%  
  { g8W,Xq+  
Actor act; DxJ;C09xNa  
public : Z0F~?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  !+eH8  
vADiW~^Q^  
template < typename Cond > #c^V %  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2 T!Tiu  
} ; 7?$?Yu  
LQ jbEYp  
d$zJLgkA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |A8@r&   
最后,是那个do_ OT9]{|7  
rtV`Q[E  
KK){/I=z  
class do_while_invoker Fx9-A8oIR  
  { Q&} 0owe  
public : L*6'u17y  
template < typename Actor > rbZbj#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0l!#u`cCI  
  { Cn{Hk)6  
  return do_while_actor < Actor > (act); l":W@R  
} Ri.tA  
} do_; #BC"bY  
&X=7b@r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "Ms;sdjg}&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $x0SWJ \G  
最后来说说怎么处理break和continue i"^>sk  
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。 B5b:znW2@  
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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