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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda = ,E(!Sp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5]O LV1Xt  
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, WaZ@  
Fq\`1Ee{  
%:8q7PN|  
l8 2uK"M  
  class filler d=u%"36y  
  { YdL1(|EdM  
public : ,EJ [I^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DD{@lM\vc  
} ; e+[J[<8  
A.cZa  
z_iyuLRdb  
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: /iJhCB[QZ  
j$i8@]  
HFCFEamBMP  
FYE9&{]h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !z6/.>QJ~  
FO)nW:8]  
LRlk9:QD>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^V;lZtZ  
Ognq*[om  
W&q5cz  
,% DAh  
二. 战前分析 dCJR,},\f  
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。 >71w #K  
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 c3 ]^f6)?  
aRb:.\ \zc  
vWfef~}~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =+#RyV  
  /* --------------------------------------------- */ +OuG!3+w  
vector < int *> vp( 10 ); sn-+F%[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :usBeho  
/* --------------------------------------------- */ !urd $Ta  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [tw<TV"\  
/* --------------------------------------------- */ N#-\JlJ)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tf}Q%)`f  
  /* --------------------------------------------- */ :zy'hu;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #3ro?w  
/* --------------------------------------------- */ vT<wd#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lkJ#$Ik&  
Vy"^]5  
G Z[5m[  
x/q$RcDOm  
看了之后,我们可以思考一些问题: jc.Uh9Kc  
1._1, _2是什么? H;8]GE2n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^RDXX+  
2._1 = 1是在做什么? OL+40J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >qGR^yvb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 cO?"  
\$Qm2XKrK  
g. VIe  
三. 动工 #)eJz1~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T#;*I#A:  
2Mi;}J1C{  
z:,!yU c  
*bC^X'  
template < typename T > }^bL'  
class assignment 3 AF]en  
  { /XK`v=~(l{  
T value; 4sgwQ$m)  
public : u:kY4T+Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} OmuZ 0@ .  
template < typename T2 > gMMd=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rKO*A7vE  
} ; %QZ!Tb  
Ln -?/[E  
~ab_+%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9 3I9`!e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $?Mz[X  
LjAIB(*  
&_^<B7aC'k  
W{/z-&  
  class holder FPFYH?;$  
  { C)kQi2T  
public :  F}4 0  
template < typename T > x5Pt\/ow  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6242qb  
  { !`U<RlK7  
  return assignment < T > (t); &Rt]K  
} k.Nu(j"z  
} ; V1U[p3J-S  
%dR./{txT  
VO6y9X"  
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: /pN2Jst  
LX&P]{q KS  
  static holder _1; ^$ bhmJYT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 / kGX 6hh  
UL"3skV   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]997`,1b  
而不用手动写一个函数对象。 K9Fnb6J$u  
LK5H~FK  
8{<cqYCR  
1uQf}  
四. 问题分析 H)+kN'J  
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。 m%\[1|N  
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。 JH;DVPX9z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <\mc|p"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _Q}z 6+_\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |O2PcYNu  
}d]8fHG  
五. 问题1:一致性 jU~%5R  
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?| []Ea0jYu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nd1*e  
,~iAoxD5jY  
struct holder 0G 1o3[F  
  { ~` hcgCi%  
  // K),wAZI!7j  
  template < typename T > 21j+c{O  
T &   operator ()( const T & r) const ;~;St>?\R\  
  { g7F Z -  
  return (T & )r; dfcG'+RU}  
} #^V"=RbD  
} ; DV" ri  
yBiwYk6  
这样的话assignment也必须相应改动:  Nf'9]I  
Q1[s{,  
template < typename Left, typename Right > ?O ?~|nI  
class assignment [40 YoVlfM  
  { FCPRg^=<!~  
Left l; 'b,D;'v  
Right r; c y$$}  
public : r&DK> H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !:e qPpz  
template < typename T2 > 9U*vnLB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M8}M*\2  
} ;  <k5~z(  
RJ44o>L4O  
同时,holder的operator=也需要改动: i6kyfOI  
20)Il:x  
template < typename T > #!Fs[A5%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?J ?!%Mw  
  { e>)5j1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e X@q'Zi  
} Uo ,3 lMr  
7 '/&mX>  
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。 Hyg?as>}u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1gJ!!SHPo  
< i|+p1t  
return l(rhs) = r; 9=f'sqIPV  
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。 Nj\WvKG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =x}/q4}L  
`-\ "p;Hp0  
template < typename Tp > m+"%Jd{q  
class constant_t jw[`\h}8  
  { b1 cd5  
  const Tp t; opC11c/  
public : |M_Bbo@ud  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 48`<{|r{  
template < typename T > 1<"kN^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f7s.\  
  { Dn?L   
  return t; 5P!17.W'u  
} IM/\t!*7  
} ; K~>kruO";  
~^*tIIOX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 th)jEK;Z  
下面就可以修改holder的operator=了 {xX|5/z  
z-j\S7F  
template < typename T > `39U I7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O.dNhd$  
  { /'(P{O>{j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E=d[pI,e  
} HPQ,tlp6j  
@\R)k(F  
同时也要修改assignment的operator() ^-_!:7TH]  
(XH)1 -Z!  
template < typename T2 > f@mM&e=f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {UNz UaE  
现在代码看起来就很一致了。 b4wJnmC8  
7>LhXC  
六. 问题2:链式操作 2H#vA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W8^gPW*c5  
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。 g:g>;" B O  
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。 P +SCX#{y  
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。 T Bco  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |D~MS`~qd5  
Mi/_hzZ\  
template < typename T > )C@,mgh  
struct result_1 Nvi14,q/  
  { 4 C:YEX~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q8n?7JB  
} ; ^9nM)[/C?  
2,\u Y}4  
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: &g`a [#  
pqK3u)  
template < typename T > 0)NHjKP  
struct   ref l?q^j;{Dw  
  { P dJ*'@~i  
typedef T & reference; ^:#%TCJ  
} ; pLU>vQA  
template < typename T > F\e'z  
struct   ref < T &> QbWD&8T0O  
  { L[K_!^MZ  
typedef T & reference; ){} #v&  
} ; n7G$gLX  
a_yV*N`D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KlPH.R3MPO  
K02./ut-  
template < typename T > 2gGJ:,RC$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {e^llfj$#  
  { Tla*V#:Ve  
  return l(t) = r(t); vB p5&*  
} ?>_.~b ~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -|lnJg4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zM!*r~*k$  
Fi#t88+1  
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 7qk61YBL z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X%dOkHarB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4*3vZ6lhu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #/:[ho{JQ  
最后的布局是: Rl~Tw9  
                Add 7~',q"4P/_  
              /   \ r0sd_@Oj  
            Divide   5 M3V[p9>  
            /   \ mNJB0B};m  
          _1     3 x R.Ql>  
似乎一切都解决了?不。 mKg~8q 3  
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。 pkoHi'}}$  
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。 ^:],JN k  
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: P7o6B,9  
F ;D_zo?  
template < typename Right > 8C2t0u;Y .  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dM') < lF  
Right & rt) const N%-nxbI\  
  { [Y*UCFhI0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ubL Lhf  
} .28*vkH%C=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QWoEo  
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。 L*Y}pO  
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。 0kkiS 3T  
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。 _D:/?=y;e  
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。 5v3B8 @CsA  
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? efh wbn  
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: |'.SOm9)*  
)_jO8 )jB  
template < class Action > !CWqI)=  
class picker : public Action Cw_<t  
  { R[V%59#{Z  
public : x .q%O1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W% P&o}'  
  // all the operator overloaded $W09nz9?  
} ; li{_biey}  
y8L:nnSj  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VltWY'\Wu;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [B4?Z-K%  
d_`Ze.^   
template < typename Right > 0jXIx2y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q6BW ax|  
  { -K0tK~%q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?`vb\K<5H;  
} wFvilF V  
+k>v^sz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  84{<]y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~`BOz P  
Y /+ D4^ L  
template < typename T >   struct picker_maker p.%$  
  { bHP-Z9riv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #0R;^#F/  
} ; *0U(nCT&m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U +]ab  
  { _:g V7>S?  
typedef picker < T > result; 1pn167IQL  
} ; AL;"S;8  
rQWft r^  
下面总的结构就有了: JUE>g8\b  
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。 uPqPoI>N!  
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。 w+}dm^X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'i,<j s3\f  
至此链式操作完美实现。 uYl ?Q  
My ^pQ]@  
e\h:==f  
七. 问题3 ka'MF;!rc  
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。 52"/Zr}j  
Frml'Vfq7  
template < typename T1, typename T2 > N*xgVj*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^;2L`U@5  
  { }$o%^ "[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8(A:XQN"h  
} 'Go'87+`  
l>G#+#{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;)kBJ @  
pZR^ HOq  
template < typename T1, typename T2 > }'{(rU  
struct result_2 |QY+vO7fxj  
  { &M2x`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RBb@@k[v  
} ; sq^,l6es>  
A@#dv2JzP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?G{fF H  
这个差事就留给了holder自己。 b,'./{c0  
    ?SpI^Wn)[  
_% P%~`?!  
template < int Order > P8EGd}2{8  
class holder; mZ5UaSG  
template <> rS jC/O&b  
class holder < 1 > qEpBzQ&gX6  
  { g&[g?L  
public : 9\;EX  
template < typename T > V *] !N  
  struct result_1 qM`SN4C  
  { Vlf@T  
  typedef T & result; 5 9 09O  
} ;  2AluH8X/  
template < typename T1, typename T2 > ,s2.l/5r;C  
  struct result_2 XyIw5 9  
  { A(uN=r@O  
  typedef T1 & result; <L`R!}  
} ; OJK/>  
template < typename T > +VeLd+Q}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const crT[;w  
  { qm '$R3g  
  return (T & )r; p?`N<ykF<  
} ,Q:dAe[ZsX  
template < typename T1, typename T2 > _#+9)*A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .{} t[U  
  { 2rH6ap  
  return (T1 & )r1; OU##A:gI  
} nYe}d!  
} ; |EApKxaKD  
A~6 Cs  
template <> F,W(H@ ~x  
class holder < 2 > H^s SHj  
  { WX[y cm8  
public : 4S=lO?\"A  
template < typename T > #Z.JOwi  
  struct result_1 kb6v2 ^8H  
  { D9Z5g3s7R  
  typedef T & result; _&M>f?l  
} ; `+6HHtF  
template < typename T1, typename T2 > A gPg0(G  
  struct result_2 V+8+ 17^  
  { w;_Ds  
  typedef T2 & result; WS(c0c  
} ; Xnh1pwDhe<  
template < typename T > w5;EnI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z`%;bP:  
  { Y}6)jzBV  
  return (T & )r; UvI!e4_  
} pI!55w|  
template < typename T1, typename T2 > ) ad-s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w7C=R8^  
  { H0HYb\TX?  
  return (T2 & )r2; `3OGCy  
} Bb o*  
} ; y6s$.93  
,>^~u  
]]7T5'.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 HfF$>Z'kM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: okv7@8U#p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $_VD@YlAp  
~RJg.9V  
return l(i, j) = r(i, j); BO_^3Me*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rQqtejcfx  
dO@iq^9-  
  return ( int & )i; 9p.>L8  
  return ( int & )j; t0q@] 0B5  
最后执行i = j; RoTT%c P_  
可见,参数被正确的选择了。 )t4C*+9<U  
phdN9<Z  
c1^3lgPv  
p c],H  
`#ztp)&  
八. 中期总结 ~IXfID!8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: jt3SA [cy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j{=%~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2S;zze7)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p5KNqqZZ  
U]acm\^Z  
Z Kvh]  
#cs!`Ngb+  
tu'MYY  
l.BNe)1!22  
九. 简化 D H^^$)  
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。 [=Z{y8#:J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .>YJ9 5&\  
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: ~I<y^]2{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4Y!v$r  
  +-*/&|^等 ;p9D2&  
2. 返回引用。 ]Oy<zU  
  =,各种复合赋值等 -O5m@rwt<  
3. 返回固定类型。 KkY22_{ac  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iH>djGhTh  
4. 原样返回。 U*@_T3N  
  operator, 7d)aDc*TjW  
5. 返回解引用的类型。 *l//r V?l  
  operator*(单目) F0\ry "(t  
6. 返回地址。 dUZ&Ty^{  
  operator&(单目) 55,-1tWs  
7. 下表访问返回类型。 X&IY(CX  
  operator[] Q?@G>uz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tTgW^&B  
  operator<<和operator>> if'4MDl  
N;HvB:c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ce:ds%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <Va>5R_d<  
( ~>Q2DS  
template < typename Left > C#Jj;Gd  
struct value_return %vXQ Sz  
  { K="+2]{I  
template < typename T > NSq=_8  
  struct result_1 U~m.I  
  { zMKL: Um"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AqkK`iJ#  
} ; fW _.  
wk#QQDV3|0  
template < typename T1, typename T2 > TTpF m~?(  
  struct result_2 Vz*'^=(o&  
  { U&R$(k0zS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >y[S?M  
} ; keOW{:^i  
} ; ;Y\,2b, xh  
UZra'+Wb  
$w\, ."y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait In&vh9Lw  
m##=iB|;  
下面我们来剥离functor中的operator() 9:o3JGHSc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B*IDx`^Y  
6K}=K?3Z  
return l(t) op r(t) iE(grI3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j`B{w   
return op l(t) PvwIO_W  
return op l(t1, t2) K dm5O@tq  
return l(t) op &u-Bu;G.e  
return l(t1, t2) op k 9rnT)YU  
return l(t)[r(t)] #EUgb7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {9 O`/|  
+bW|Q>u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @_3$(*n$~  
单目: return f(l(t), r(t)); [3Rj?z"S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L:-lqag!  
双目: return f(l(t)); s`RJl V  
return f(l(t1, t2)); s 'x mv{|  
下面就是f的实现,以operator/为例 A]$+ `uS\  
k#xpY!'7  
struct meta_divide T"U t).  
  { 8BDL{?Mu  
template < typename T1, typename T2 > Umg81!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WKsx|a]U  
  { P hu| hx<  
  return t1 / t2; n bk(F D6  
} [[Z>(d$8  
} ; TzGm562o%  
U.OX*-Cd  
这个工作可以让宏来做: +`-a*U94  
VWt'Kx"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i:ZA{hA`c  
template < typename T1, typename T2 > \ Ah {pidUx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AW5g (  
以后可以直接用 JxJntsn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +_P 2S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :g#it@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z;D3lbqE  
uW=NH;u  
"~C#DZwt{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D5u"4\g< &  
(}1f]$V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VAGMI+ -  
class unary_op : public Rettype X>7]g670@  
  { \*aLyyy3  
    Left l; <|3v@  
public : /g'-*:a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  <z2mNq  
F*VMS  
template < typename T > +Q31K7Gr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y$o=\:  
      { pVS2dwBqE  
      return FuncType::execute(l(t)); ^]&{"!  
    } I?Fa  
+ t4m\/y  
    template < typename T1, typename T2 > u 7Y< ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9dtGqXX  
      { :iB%JY Ad  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k^c=y<I  
    } es+_]:7B9  
} ; B@inH]wq  
wS*CcIwj  
cu!bg+,zl  
同样还可以申明一个binary_op 9Pk3}f)a  
5dw@g4N %^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oh0|2IrM  
class binary_op : public Rettype UQ])QTrZFi  
  { zB" `i  
    Left l; EZQ+HECpK  
Right r; ~PW}sN6ppG  
public : iCRw}[[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IC.<)I  
&iy(oM  
template < typename T > g{)H" 8L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nvo1+W(%  
      { Ja=70ZI^ 6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =GKYroNM  
    } GtJ*&=(  
ANQa2swM  
    template < typename T1, typename T2 > )-KE4/G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =z1o}ga=EA  
      { tW"ptU^9)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CU1\C*  
    } }_(^/pnk  
} ; iz>y u[|  
.L5*E(<K0  
G4%M$LJ h  
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 m4SXH> o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :#:O(K1PW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I= h4s(  
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。 0$ 9;p zr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9'#.>Q>0=j  
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。。。 e$+f~~K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a05:iFoJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *R\/#Y|  
下面是修改过的unary_op -b\ V(@5  
_q$LrAT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6+nMH +[  
class unary_op 8<wuH#2<y  
  { dF11Rj,~ 8  
Left l; ^x"c0R^  
  Rk jKIa  
public : :Mu8W_  
&Dg)"Xji  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u4,X.3V]A  
]VG84bFm  
template < typename T > _O)2  
  struct result_1 {&}/p-S  
  { 4IP\iw#w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j)tC r Py  
} ; LH/&\k  
Ik-E4pxKo  
template < typename T1, typename T2 > X]pWvQ Q]  
  struct result_2 -8Jl4F ,  
  { CpRu*w{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~? FrI  
} ; +.(}u ,:8  
JdUz!=I  
template < typename T1, typename T2 > r5!x,{E6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^o6)[_L  
  { lc3S|4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3pTS@  
} kV:FJx0xP  
;Ma/b=Y  
template < typename T > 8LQ59K_WX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a j@C0  
  { T5dUJR2k$  
  return OpClass::execute(lt(t)); $dZ>bXUw:  
} &.  =}g]  
Z"n'/S:q  
} ; "gbnLKs  
q?Ku}eID3  
UC+7-y,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug le^_6| ek  
好啦,现在才真正完美了。 x<*IF,o  
现在在picker里面就可以这么添加了: aEEz4,x_  
uVq5fT`B  
template < typename Right > k99gjL`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b1+hr(kMRM  
  { 9oj e`Ay  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #7~tL23}]  
} I*:qGr+ WJ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 J|"nwY}a9  
:,%J6Zh?  
pqH( Tbjq  
(o*e<y,}W  
vTMP&a'5L  
十. bind Z(LxB$^l[  
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。 8yE%X!E  
先来分析一下一段例子 iFnOl*TC  
dE5 5  
~~xyFT+{F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4C,kA+P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QxL@'n#5   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J)$&z*!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 S)\JWXi~:J  
我们来写个简单的。 @[5_C?2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Mm5U`mB  
对于函数对象类的版本: ~}$\B^z+  
z)&naw.  
template < typename Func > 4/HY[FT  
struct functor_trait D%;wVnU w  
  { % UW=:  
typedef typename Func::result_type result_type; sP6 ):h  
} ; ZTh?^}/  
对于无参数函数的版本: 1Nl&4YLO  
Q/QQ:t<XUi  
template < typename Ret > qab) 1ft  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pcRF: ~TE  
  { )BF \!sTn  
typedef Ret result_type; 2AXF$YjY  
} ; ^ea RgNz  
对于单参数函数的版本: 5:*5j@/S  
:cXIO  
template < typename Ret, typename V1 > Avs7(-L+s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VMxYZkMNd_  
  { C!ZI&cD9  
typedef Ret result_type; tp1KP/2w[  
} ; ;OQ'B=uK  
对于双参数函数的版本: aQ!9#d_D  
C3 gZ6m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B@cJ\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i O%Zd[  
  { 7y>Tn`V8G  
typedef Ret result_type; qa 6=W  
} ; ^i{,z*vi  
等等。。。 Y]+e  Df  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0NL :z1N-h  
:b<-[8d&  
template < typename Func > DC$7B`#D  
struct func_return %rM-"6Q  
  { )3]83:lD2  
template < typename T > /e.FY9  
  struct result_1 ur/Oc24i1n  
  { H o4B   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xZ^ywa_  
} ; \g~ws9'~  
S}zC3  
template < typename T1, typename T2 > 8l U;y)Z  
  struct result_2 -d|BO[4j  
  { SW,q}-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hi]vHG(  
} ; ojN`#%X  
} ; ?@Z7O.u  
<KHv|)ak  
#'J~Xk   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H{j~ihq7  
wD<vg3e[H  
template < typename Func, typename aPicker > ]~?S~l%  
class binder_1 5"1!p3`\D{  
  { %:" RzHN  
Func fn; Jq# [uX  
aPicker pk; 8_"3Yb`f  
public : 'is,^q:@  
J*}VV9H  
template < typename T > i'Y-V]->  
  struct result_1 <8iYL`3  
  { g/OI|1a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NlA*\vco  
} ; Z -pyFK\  
Qe2m8  
template < typename T1, typename T2 > tegOT]|  
  struct result_2 c*.G]nRc  
  { d>^~9X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5>'?:jY  
} ; fkW3~b  
nURvy}<r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y!S^xS  
VKT@2HjNT`  
template < typename T > V)2"l"Kt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0FG5_t"",\  
  { ?O!]8k`1$  
  return fn(pk(t)); I_:t}3s  
} / pO{2[  
template < typename T1, typename T2 > _mw13jcN]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 53bM+  
  { CI IY|DI`l  
  return fn(pk(t1, t2)); Lqg] Fd  
} U!x0,sr  
} ; 63.( j P1;  
gB>(xY>LrA  
3b<: :t  
一目了然不是么? O-i4_YdVt  
最后实现bind vB Sm=M  
d?JAUbqy  
+<gg  
template < typename Func, typename aPicker > $RpF xi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ';_1rh  
  { Po!oN~r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W5pn;u- sz  
} YQN.Ohtv*F  
Z#CxQ D%\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T0g0jr{  
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。 1JIG+ZNmd  
VxNXd?  
十一. phoenix uH $oGY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]GcV0&|  
&xgZF Sq  
for_each(v.begin(), v.end(), F@g17aa  
( [C~fBf5  
do_ FU[*8^Z  
[ T&]Na  
  cout << _1 <<   " , " TS1pR"6l  
] Y^4q9?2G  
.while_( -- _1), 0%/,>IR>r  
cout << var( " \n " ) |4=ihB9+  
) gRHtgR)T3  
);  64SW  
Bu&So|@TL  
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: [U swf3  
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 aUA cR W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |0lLl^zp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kPWBDpzN  
:RHm*vt  
p*Xix%#6  
template < typename Cond, typename Actor > K6-6{vt  
class do_while FzVZs# O  
  { !-7_ +v>  
Cond cd; \]t]#D>0  
Actor act; 5~QhX22  
public : tbg*_ZQO u  
template < typename T > 3eWJt\}?B  
  struct result_1 xF&6e&nv  
  { ]}.0el{  
  typedef int result_type; VXA[ TIqp  
} ; f#1/}Hq/I  
{y1q7Z.M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b(/j\NWC  
[M`=HhJ4  
template < typename T > d<!IGt4Ky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sp^Wo7&g  
  { -ovoRI^6`}  
  do ea 2 `q  
    { p:Oz<P  
  act(t); -'j7SOGk  
  } eap8*ONl  
  while (cd(t)); (nq^\ZdF  
  return   0 ; _p0)vT  
} @$oZ|ZkZ  
} ; 0iF-}o  
ndqckT@93  
eIsT!V" 7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )Z("O[  
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。 wE?CvL  
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。 4oV {=~V  
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。 pziq0  
下面就是产生这个functor的类: RB IOdz  
lirNYJ]tO  
G?R_aPP  
template < typename Actor > ,[Ag~.T  
class do_while_actor 1& |  
  { P8<hvMF  
Actor act; f9a$$nb3`  
public : RtwUb(wn6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iKhH^V%j  
*Z; r B  
template < typename Cond > HAd%k$Xu{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `UQEXoB)  
} ; XC2FF&B&  
,m:L2 -J@  
(vnoP< 0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cs#w72N  
最后,是那个do_ JYQ.EAsr!  
)nOE 8y/  
ctHEEFWm  
class do_while_invoker < <sE`>)  
  { #jm@N7OZ  
public : =DC 3a3&%  
template < typename Actor > ~;8I5Sge  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x}|+sS,g  
  { FfG%C>E6~  
  return do_while_actor < Actor > (act); V 9Hl1\j^  
} .;g}%C  
} do_; IT18v[-G  
rI>LjHP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y6FKg)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T)~!mifX  
最后来说说怎么处理break和continue yPN+W8}f  
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。 "Vy WT  
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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