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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fm#4;'x5E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s~6?p% 2]  
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, DCACj-f  
QDzFl1\P  
ullq}}  
V/.Y]dN5  
  class filler ^; Nu\c  
  { |4\.",Bg  
public : NFDi2L>Ba  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y`uL4)hR5  
} ; A%Pjg1(uX  
vnw83a%3  
`$JPF  Z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ((SN We  
2~<?E`+  
LR@rn2Z  
-|~6Zf"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DDwH9*  
4l@*x^F  
G[)Ll=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ep|W>  
aW$sd)  
a<kx95  
.8<bz4  
二. 战前分析 V44IA[  
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。 w6F4o;<PR  
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 ?dl7!I@<E<  
iN %kF'&9  
~gNa<tg"1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nr Jl>H  
  /* --------------------------------------------- */ 7 M=LyrO  
vector < int *> vp( 10 ); /[#<@o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7{ (t_N >  
/* --------------------------------------------- */ ,P3nZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @SF*Kvb&  
/* --------------------------------------------- */ 4yV}4f$q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); : P>Wd3m  
  /* --------------------------------------------- */ :rnn`/L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ' JsP9>)  
/* --------------------------------------------- */ :EJ+#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P sij*%I4  
h\Ck""&  
?lKFcm  
;?"]S/16,  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,]gYy00w0s  
1._1, _2是什么? r?{tu82#i  
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。 t7pe)i,)  
2._1 = 1是在做什么? qgbp-A!2zF  
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。 <Td4 o&JR  
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。 Wf^6:  
$vnshU8/v  
3R1v0  
三. 动工 Cu3^de@h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EtjN :p|$  
_Qs=v0B//  
^31X-}t v  
Q&}`( ]k  
template < typename T > -& I)3  
class assignment R*3x{DNL  
  { R#eY@N}\  
T value; 7%) F]  
public : ~4S@kYe{3K  
assignment( const T & v) : value(v) {} v_3r8My-  
template < typename T2 > GD<xmuo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &k*sxW'  
} ; wWB-P6  
:8cp]v dW  
i1e|UR-wl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Oz<{B]pEul  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^  ry   
 w~wpm7  
n@<+D`[.V  
FO#`}? R`  
  class holder V`sINX  
  { ;^za/h>r  
public : M >#kfSF+  
template < typename T > X-%XZD B6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pJ!:mt  
  { 7SOi9JU_  
  return assignment < T > (t); 49q\/  
} FJDx80J  
} ; o{5es  
th]1> .  
ys`"-o[*  
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<W 7  
zRSIJ!A~  
  static holder _1; %g1:yx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 't'~p#$,F  
4+qoq$F</  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >_ bH ,/D'  
而不用手动写一个函数对象。 3@P 2]Q~D  
xp<\7m_N  
CBz$N)f  
*Y8nea^$  
四. 问题分析 OPH f9T3H  
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。 oKjQ? 4  
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。 \6~(# y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~ HFDX@m*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'au7rX(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N) D;)ZH  
n\Y{ ?x  
五. 问题1:一致性 r!A1Sfo4P  
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?| P/uk]5H^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OIP JN8V  
]w ^9qS  
struct holder i7]\}w|  
  { ,)-7f|  
  // I,J*\)-%J  
  template < typename T > X/Umfci  
T &   operator ()( const T & r) const l'TM^B)`c  
  { <d!_.f}v  
  return (T & )r; qXC>D Gy  
} &} %rZU  
} ; >S/m(98  
?[{_*qh  
这样的话assignment也必须相应改动: vZ3/t8$*  
yU'Fyul  
template < typename Left, typename Right > Z<+Ipj&  
class assignment |]FJfMX  
  { pV`?=[h9  
Left l; MD`1KC_m  
Right r; uXD?s3Wv  
public : GR6BpV7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t<~$?tuZ  
template < typename T2 > >HMuh)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,FWC|uM"  
} ; !##OQ  
)"SP >2}  
同时,holder的operator=也需要改动: h:%L% Y9z  
Y)="of  
template < typename T > U 8Rko)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rq=D[vX\N(  
  { ?U3X,uv5J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ["]r=l  
} rm}OVL  
Wc] L43u  
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。 lxsBXXZg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mFoE2?Y  
=^  
return l(rhs) = r; c~j")o  
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。 !\D[lh}rL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;oL`fQyr  
 0Bbno9Yp  
template < typename Tp > 6%N.'wf  
class constant_t Lckb*/jV&  
  { <*O~?=6p  
  const Tp t; k4WUfL d  
public : wCT. (d_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a W1y0  
template < typename T > L#)F00/`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G .PzpBA  
  { <<a1a  
  return t; rmVF88/;  
} ks{y=@ <,  
} ; gKyYBr  
9k5$rK`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "zpc)'$ L=  
下面就可以修改holder的operator=了 ue?e}hF  
]r 6S|;:  
template < typename T > R`%C]uG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )L^GGy8w  
  { |#uA(V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @JFfyQ {-  
} -44{b<:D  
!cblmF;0  
同时也要修改assignment的operator() zT _  
BT[jD}?  
template < typename T2 > <~wr;"S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5!GL"  
现在代码看起来就很一致了。 fyb:eO}  
h?UUd\RU)  
六. 问题2:链式操作 T&@xgj|!)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WKjE^u  
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。 d5aG6/  
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。 ){'Ef_/R  
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。 @D:$~4ks  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o u%Xnk~  
Q[5j5vry  
template < typename T > TV^m1uC  
struct result_1 h%2;B;p]  
  { A}./ ;[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \J@i:J6x$1  
} ; AC`4n|,zJ;  
Atdr|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: $?voQ&  
="yN4+0-p  
template < typename T > m*'^*#  
struct   ref "YW&,X5R  
  { A:{PPjs%LA  
typedef T & reference; {\HEUIa]w  
} ; bLSZZfq  
template < typename T > w4 R!aWLd  
struct   ref < T &> dS+/G9X^  
  { =1/d>kke  
typedef T & reference; 6.uyY@Yx  
} ; nDiy[Y-4Wp  
! };OL Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @jXdQY%{  
jY: )W*TXt  
template < typename T > uL.)+E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]Tv0+ Ao  
  { S!\4,6  
  return l(t) = r(t); ^T^l3B[  
} :K-05$K  
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。 V5]}b[X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j=&]=0F  
Wc6Jgpl  
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 uv&??F]/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D's Tv}P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I-L52%E]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7FQ&LF46  
最后的布局是: G[;GP0\N  
                Add x%J4A+kU  
              /   \ tBJCfM  
            Divide   5 n\X'2  
            /   \ p }p@])}8  
          _1     3 X`,=tM  
似乎一切都解决了?不。 A }(V2  
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。 blUnAu o~  
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。 o8PK,!Pl  
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: ^( w%m#  
5uo?KSX%  
template < typename Right > V*}xlxSL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !]^,!7x,8j  
Right & rt) const #pe#(xoI  
  { RB,`I#z1f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ PboT1  
} /Qa'\X,f3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yniXb2iM  
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。 lKtA.{(  
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。 1KHFzx,  
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。 \3WF-!xe  
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。 .el&\Jt  
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}|!Jdr  
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: As5*)o"&  
"UNWbsn6Qr  
template < class Action > 9A7LDHst7  
class picker : public Action *h <_gn  
  { -VC k k  
public : -l:4I6-hi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _S$ SL%;\  
  // all the operator overloaded  xJ&E2Bf  
} ; RWX?B  
3Ygt!  
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。 4V6^@   
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: '<$!?="  
[Yi;k,F:  
template < typename Right > IasWm/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Rhfx  
  { 6 h?v/\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )\`.Ru~,  
} bjR:5@"  
Ba8 s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t9U-c5bR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M/d6I$~7z  
?o>JX.Nl&7  
template < typename T >   struct picker_maker B'AU~#d  
  { XABB6J]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; goMv8d  
} ; 0=:]tSD\F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =%i~HDiy  
  { uQ(C,f[6p  
typedef picker < T > result; # $N)  
} ; Y<ZaW{%  
w%3*T#tp  
下面总的结构就有了: oe4r_EkYwW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0 %W0vTvL  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2HX#:y{\l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [ Q@rW5,-  
至此链式操作完美实现。 ;ndwVZ~,  
G/)]aGr  
0#/NZO  
七. 问题3 U!TSAg21P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 crDm2oA~t  
J#/L}h;qH  
template < typename T1, typename T2 > ##\ <mFE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xc}~_.]  
  { ((AsZ$[S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =O.%)|  
} H\PY\O&cP  
*7JsmN?  
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: -(;<Q_'s{"  
; *ZiH%q,  
template < typename T1, typename T2 > n N_Ylw  
struct result_2 9w:F_gr  
  { ]lgI Q;r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W3gBLotdg  
} ; Vlf=gP  
us,~<e0  
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? |eu:qn8  
这个差事就留给了holder自己。 *a[iq`499  
    8q"C=t7  
te*|>NRS  
template < int Order > ,|7!/]0&  
class holder; gm1 7VrC  
template <> N t-8[J  
class holder < 1 > !A|ayYBb\  
  {  %&81xAt  
public : 8 Buus  
template < typename T > `,7;2ZG~O  
  struct result_1 hgU#2`fS  
  { &UextGk7  
  typedef T & result; Iq% 0fX  
} ; I;5:jT`  
template < typename T1, typename T2 > C]f`  
  struct result_2 |'SgGg=E  
  { b]oPx8*'  
  typedef T1 & result; r.vezsH  
} ; ,UA-Pq3 }  
template < typename T > @&F\M}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T!ik"YZ@i  
  { a{y"vVQOF  
  return (T & )r; gwQk M4  
} ~]l T>|X  
template < typename T1, typename T2 > C%ZSsp u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |EpL~ G_  
  { V.?Oly  
  return (T1 & )r1; m`lxQik  
} :dML+R#Ymh  
} ; Cu,#w3JR  
#^zUaPV 7r  
template <> 0Vwl\,7z9  
class holder < 2 > hAvX{]  
  { 9`| ^cL*6  
public : g+zfa.wQ  
template < typename T > Z&M fE0F/B  
  struct result_1 <], ~V\m  
  { bmd3fJb`r  
  typedef T & result; |Ev V S  
} ; J69B1Yi  
template < typename T1, typename T2 > yu9 8d1  
  struct result_2 H vezi>M  
  { '"4S3Fysm  
  typedef T2 & result; ^1jZwP;5eW  
} ; [+_0y[~,tB  
template < typename T > 8EC$p} S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O @)D%*;v  
  { e< E]8GAF  
  return (T & )r; t$k$ Hd';  
} ?]Wg{\NC6  
template < typename T1, typename T2 > =.9uuF:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /)LI1\ o  
  { r)/nx@x  
  return (T2 & )r2; :dM eNM-  
} ecqL;_{o  
} ; 1^R:[L4R`  
OLh QS_D  
lE 09Y  
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> >。 fo5+3iu^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7TaHE   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =zX A0%  
TD"w@jBA  
return l(i, j) = r(i, j); "i1r9TLc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W9A [Z  
v9S1<|jN  
  return ( int & )i; fo$A c  
  return ( int & )j; bPhbd  
最后执行i = j; fd&=\~1_$  
可见,参数被正确的选择了。 YjTA+1}  
n+94./Mh  
MET"s.v  
"U6:z M  
#->#mshd4  
八. 中期总结 qFwJ%(IQ  
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: r[votdFo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~L3]Wa.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  `xm4?6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  `GQ'yv  
Qf<@ :T*  
r-]HmY x  
A3cW8 OClz  
^cz;UQX~}  
DAHQ7#qfQC  
九. 简化 [pgld9To  
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。 mO~A}/je  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6d%'>^`(o-  
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: [T>a}}@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <-%OXEG  
  +-*/&|^等 7$HN5T\!  
2. 返回引用。 dLnu\bSF  
  =,各种复合赋值等 ,f2tG+P  
3. 返回固定类型。 [7|j:!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) { kF"<W  
4. 原样返回。 szG0?e  
  operator, !5escR!\D  
5. 返回解引用的类型。 MDqUl:]  
  operator*(单目) Qin;{8I0  
6. 返回地址。 [bIR$c[G  
  operator&(单目) >Vl8ZQ8  
7. 下表访问返回类型。 -|\SNbPTV  
  operator[] 'D1Sm&M2%e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :!nBTw  
  operator<<和operator>> QZ:xG:qyk;  
0A. PfqYi  
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。 WymBjDos:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ohe* m[  
WG\gf\=I  
template < typename Left > V {H/>>k7  
struct value_return [WxRwE  
  { #'?gMVSk  
template < typename T > A;g{H|  
  struct result_1 3Hg}G#]WS  
  { 7x ?2((   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oY$L  
} ; "2FI3M =  
QTKN6P  
template < typename T1, typename T2 > \'AS@L"Wj^  
  struct result_2 Z/hk)GI  
  { ^>H+#@R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xM6v0Ua  
} ; #{]Yw}m  
} ; UvPD/qu$8D  
3Q-[)Z )  
gJv;{;%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Il&}4#:  
#FL\9RXy  
下面我们来剥离functor中的operator() Q*h%'oc`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R:}u(N  
f}_d`?K  
return l(t) op r(t) =O?#>3A}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sHwn,4|iY  
return op l(t) .xIu  
return op l(t1, t2) vs|_l!n3  
return l(t) op N)rf /E0  
return l(t1, t2) op ~BJ~]~0P`  
return l(t)[r(t)] ['l.]k-b}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Uq8=R)1<|d  
@T6Z3Zj}  
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: G>q16nS~KP  
单目: return f(l(t), r(t)); 5HAIKc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q|+g= |%^  
双目: return f(l(t)); b5v6Y:f&fK  
return f(l(t1, t2)); ^& R H]q  
下面就是f的实现,以operator/为例 "BAH=ul5E  
V7qc9Gd@I  
struct meta_divide 5W29oz}-S  
  { Y=-ILN("  
template < typename T1, typename T2 > /j0zb&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zJJ6"9sl  
  { w`?Rd  
  return t1 / t2; V&>\U?q:  
} <P"4Mk7`s  
} ; ;& PK6G  
$^1L|KgXp  
这个工作可以让宏来做:  KOQ9K  
DIU9Le  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sivd@7r\Fa  
template < typename T1, typename T2 > \ '\iWp?`$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 53w@  
以后可以直接用 ;N FTdP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =b* Is,R/  
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 .M$}.v  
(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。。。) @^)aUOe  
xa?#wY b  
;Q0WCm\5  
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 yQXHEB  
RXj6L~vs5_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z U~o"Jv  
class unary_op : public Rettype g[,1$39Z|@  
  { >nnjL rI  
    Left l; c T!L+z g  
public : S24wv2Uw i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5}/TB_W7j  
|=Mn~`9p  
template < typename T > NQD*8PGfj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Po: )b  
      { BRx`83CK  
      return FuncType::execute(l(t)); 4p %=8G|  
    } rkW2_UTZE  
{0#p,l  
    template < typename T1, typename T2 > WLTraB[?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -p:X]Ov  
      { J}035  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); > WsRCBA  
    } 8?S)>-mwv  
} ; MwlhL?  
8jnz;;|  
,;2x.We  
同样还可以申明一个binary_op r.V< 5xV  
$:bU<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > onuhNn_=>  
class binary_op : public Rettype e[lRY>Pe5  
  { z>f>B6  
    Left l; >9S@:?^&q>  
Right r; &$vW  
public : 73C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AV0C9a/td  
*1Lkde@|{  
template < typename T > f8DF>]WW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RtR5ij1  
      { dtdz!'q)Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |^ao,3h#  
    } .i7bI2^  
^r7-|  
    template < typename T1, typename T2 > J:YFy-[w(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +U%U3tAvs  
      { H@uCbT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u,d@ oF(=  
    } r] +V:l3  
} ; <V3N!H_d  
Z]I[?$y  
jZm57{C#*?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #NAlje(7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 95,{40;X7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *Q<%(JJ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |$r|DX1[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;btH[a iV  
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。。。 z k[%YG&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v;9VX   
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) V8z91  
下面是修改过的unary_op ]Y3|*t(\  
n%Vt r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3zO'=gwJ  
class unary_op 0aMw  
  { / ;%[:x  
Left l; ;)^eDJ<  
  {I!sXj  
public : By t{3$  
4s!rrDN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2/9P&c-rp  
[8k7-}[  
template < typename T > B}.G(-u?7  
  struct result_1 rmCrP(  
  { f3 lKdXnP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;P-xKRU!Xx  
} ; GRanR'xG  
J^@0Ff;=5^  
template < typename T1, typename T2 > EV:y}  
  struct result_2 ("t; 2Mw  
  { c1IK9X*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ])= k";76  
} ;  *q8L$D  
.TN9N  
template < typename T1, typename T2 > EHT5Gf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ndkV(#wQS  
  { PNSZ j#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -ISI!EU$  
} bF88F_  
mCtuR*z_  
template < typename T > 3N?WpA768/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FTtGiGd|Zy  
  { *g^U=t  
  return OpClass::execute(lt(t)); p;!'5 f  
} cS98%@DR  
Bv^{|w  
} ; (;o,t?:d  
K8.=bGyg  
V~+{douq  
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 6g*B=d(j  
好啦,现在才真正完美了。 cH()Ze-B  
现在在picker里面就可以这么添加了: yfS`g-j{~  
8v6YOG"b q  
template < typename Right >  Efsfuv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w0x%7mg@  
  { UW+|1Bj_:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R qS2Qo]  
} %@Nuzdp  
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。 zof>S>5>R7  
A f@IsCOJ  
1"r6qYN!>  
}bG|(Wp9  
nT0FonK>  
十. bind @0q%&v0  
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。 Mg.xGST  
先来分析一下一段例子 iHo2=Cz  
t)74(  
Oo<^~d2=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r"OVu~ND  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zrjqB3R4@O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !<3(+H  
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。 NZ `( d  
我们来写个简单的。 sgDlT=c'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )TxAhaz+  
对于函数对象类的版本: ~Dw.3P:-  
CUB=T]  
template < typename Func > M3j_sd'N  
struct functor_trait 2G8f4vsC[  
  { o$>A;<  
typedef typename Func::result_type result_type; " 1YARGu  
} ; tL1"Dt>  
对于无参数函数的版本: u>j:8lhtV  
D +/27#  
template < typename Ret > tY<D\T   
struct functor_trait < Ret ( * )() > )p7WU?&I  
  { _dY6Ip%  
typedef Ret result_type; ~Rx[~a  
} ; y&NO[  
对于单参数函数的版本: Wyf+xr'Ky  
v;X'4/ M  
template < typename Ret, typename V1 > 87zsV/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <">tB"="b  
  { k9`Bi`wp  
typedef Ret result_type; '{j.5~4y  
} ; z#*w Na&@[  
对于双参数函数的版本: xtyzy@)QL  
( Kh<qAP_n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bZk7)b;1o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RSG\3(  
  { h >w4{u0  
typedef Ret result_type; }tT"vCu  
} ; a DuO!?Cm  
等等。。。 UUy|/z%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }3cOZd_,t  
`#hdb=3  
template < typename Func > NrVrR80Y  
struct func_return WC,&p  
  { *upl*zFf0  
template < typename T > f{[U->#^  
  struct result_1 eLcP.;Z  
  { EUj'%;s z-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~HD:Y7  
} ; CRvUD.D  
$[iSZ;  
template < typename T1, typename T2 > 4flyV -  
  struct result_2 ]Kb  
  { 3!^5a %u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?fDF Rms  
} ; Z[ }0K3,5  
} ; S+A'\{f  
QD%~ A0  
Pp1HOJYJp0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `<2y [<y  
Tm@d;O'E1  
template < typename Func, typename aPicker > 't \:@-tQ  
class binder_1 ,9gyHQ~  
  { Fxy-_%a  
Func fn; g5/%}8[- 2  
aPicker pk; |*"uj  
public : u1O?`  
E~]8>U?V  
template < typename T > #P$=P2o  
  struct result_1 a9qB8/Gg[  
  { " B Z6G`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RG-pN()  
} ; $QmP' <  
]Qe;+p9vU  
template < typename T1, typename T2 > Fku9hB  
  struct result_2 9:CJl6~N)#  
  { |i5A F\w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nC^?6il  
} ; "| V{@)!t  
_, /m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /o#!9H   
P 0,) Gw  
template < typename T > h|"98PI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \[oU7r}?/V  
  { &bBK#d*-u?  
  return fn(pk(t)); 7yxZe4~|#  
} u&1n~t`  
template < typename T1, typename T2 > FW(y#Fmqs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o Hdss;q  
  { Ha9A5Ao}0  
  return fn(pk(t1, t2)); g nJe!E  
} g2.%x \d  
} ; 7!.%HhU0  
t<sg8U.  
$A,fO~  
一目了然不是么? DbFTNoVR  
最后实现bind Z=n# XJO15  
8=OK8UaU  
&Al9%W  
template < typename Func, typename aPicker > q}*"0r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !tBNA  
  { 7 N+;K0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *`[dC,+`.  
} Px5ArSS  
My0h9'K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u{xjFx-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #z 3tSnmp  
{@1.2AWg  
十一. phoenix c)gG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~,KAJ7O_  
EU.vw0}u8  
for_each(v.begin(), v.end(), j7=I!<w V  
( =wHHR1e  
do_ LivPk`[  
[ saQA:W;  
  cout << _1 <<   " , " |2(z<b&y=  
] U.~, Bwb  
.while_( -- _1), o-2FGM`*VB  
cout << var( " \n " ) 4 F~e3  
) ]YYjXg}%  
); (-Rh%ZHH  
^^QW<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N#'+p5|>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |&+g,A _w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (qT_4b~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pe=Ou0  
iD,iv  
Bt4 X  
template < typename Cond, typename Actor > w#g0nV"X6  
class do_while ~(kIr? ^  
  { YUd*\_  
Cond cd; j$<uE{c  
Actor act; rRyBGEj  
public : d)`XG cx{=  
template < typename T > "H\'4'hg  
  struct result_1 Bi2be$nV  
  { ;%P$q9 *C  
  typedef int result_type; +hL+3`TD#H  
} ; "f\2/4EIl  
zq -"jpZG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {^gb S  
AEaT  
template < typename T > &WAO.*:y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n~N>c*p  
  { G4->7n N  
  do {?m;DY v  
    { l^4[;%*f#l  
  act(t); k.? aq  
  } wOQ-sp0q0  
  while (cd(t)); 5\1Z"?  
  return   0 ; CZyOAoc<  
} ^G%Bj`%  
} ; $by-?z((  
px5~D(N  
9{@#tx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;m$F~!Y  
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。 =t1.j=oC  
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。 d (]t}  
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。 4q o4g+  
下面就是产生这个functor的类: 9'F-D  
6dQa|ACX_  
.E:[ \H"  
template < typename Actor > J,;[n*s  
class do_while_actor ^Cb7R/R3  
  { %0T/>:1[E  
Actor act; $,"{g<*k;  
public : 3`_jNPV1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bf2R15|t5`  
xExy?5H7  
template < typename Cond > "8 |y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oZ95)'L,  
} ; opTDW)  
OQ"%(w>Hb  
Z0T{1YEJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1 Y_e1tgmm  
最后,是那个do_ ?Z%Ja_}8ma  
mMmzi4HL  
iJ_`ZM.w  
class do_while_invoker cAJKFu X"  
  { L;30& a  
public : |qbCmsY5/  
template < typename Actor > i$[wgvJIV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W Da;wt  
  { +4^XFPq~  
  return do_while_actor < Actor > (act); /!ZeMY:x  
} ,?i^i#Wqzg  
} do_; ~d6 _  
Jo Qzf~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q:sDNj)R\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d{+ H|$L`  
最后来说说怎么处理break和continue .CFaBwj  
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。 p#~' xq  
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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