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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J/x2qQ$9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [f{VIE*?%  
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, I'!/[\_  
MaY682}|y  
v"O5u%P  
e2)autBe  
  class filler I4c!m_sr  
  { <L0#O(L  
public : osP\D iQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $l[Rh1z`;+  
} ; H9 tXSh  
A\sI<WrH  
7 hw .B'7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 04@cLDX8uB  
RHY4P4B<v>  
9 c3E+  
AMCyj`Ur  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [(mlv42"  
3iX?~  
|U' I/A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 svhI3"r  
kxB.,'  
E-2 eOT  
xL "!~dN  
二. 战前分析 >SmV74[s2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C NrII sJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 []pN$]+c  
#f,y&\Xmf  
\2v"YVWw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nv/[I,nw  
  /* --------------------------------------------- */ Gh( A%x)  
vector < int *> vp( 10 ); t ?eH'*>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @%ECj)u`O  
/* --------------------------------------------- */ f'Mop= .  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,_ 2x{0w:>  
/* --------------------------------------------- */ N_gD>6I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bi%x`4Lf  
  /* --------------------------------------------- */ !cX[-}Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V"KS[>>f  
/* --------------------------------------------- */ &, a3@i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y/_XgPfWU  
5<YzalNf  
=d`5f@'rl  
t*S." q  
看了之后,我们可以思考一些问题: hGTV;eU  
1._1, _2是什么? *C|  
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。 $.E6S<(h  
2._1 = 1是在做什么? P ,mN >  
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。 _=XX~^I,  
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。 4@  3[  
1R%1h9I4'  
2 @j";+  
三. 动工 |UUdz_i!:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =6nD sibf  
va)%et0!  
}:Z9Vc ZP`  
rS XzBi{  
template < typename T > 8MwK.H[U  
class assignment AONDx3[   
  { u{H?4|'(  
T value; <'U]`L p  
public : 4Ft1@  
assignment( const T & v) : value(v) {} kLSrj\6I[  
template < typename T2 > "y?\Dx   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #\rwLpC1u  
} ; B2=\2<  
I27,mS+]  
"f.Z}AbP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^rNUAj9Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v6(E3)J7  
F'RUel_%  
RzKb{> ;A  
K,ej%Vtz  
  class holder hf6f.Z  
  { $^/0<i$   
public : bzpFbfb  
template < typename T > &?,U_)x/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6=_~ 0PcY  
  { I&yVx8aH}  
  return assignment < T > (t); SuBeNA[&  
} ,U,By~s  
} ; R6;Phdh<>  
:Sg&0Wj+#j  
'fV%Z  
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: jR ~DToQ  
5/><$06rq  
  static holder _1; <~U4*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 unl1*4e+  
{16<^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M+>`sj  
而不用手动写一个函数对象。 b]Kk2S/  
Lz9#A.  
's?Ai2=#  
;#+0L$<t  
四. 问题分析 #^#Kcg  
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。 }l0&a!C  
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。 2/P"7A=<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %u\26[/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c{#yx_)V&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 . v)mZp  
D>L2o88  
五. 问题1:一致性 2RtHg_d_l  
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?| 4Cb9%Q0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )emOKS  
cR{>IH4^  
struct holder ?8@>6 IXn  
  { sd re#@n}  
  // P'Q$d+F,  
  template < typename T > mABe'"8  
T &   operator ()( const T & r) const ws/63 d*  
  { Tpp&  
  return (T & )r; a~LC+8|JW  
} GyI-)Bl DC  
} ; :,pSWfK H  
t/oN>mQG  
这样的话assignment也必须相应改动: H5>hx {  
.0HZNWRtb  
template < typename Left, typename Right > 4\5uY  
class assignment `\Ku]6J]5  
  { ~}ml*<z@  
Left l; S&jesG-F  
Right r; S]3Ev#>  
public : R\Z: n*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NF$\^WvYSP  
template < typename T2 > N[|Nxm0z/C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X~.f7Ao[  
} ; ~`#-d ^s:  
f3*?MXxb16  
同时,holder的operator=也需要改动: K!AAGj`  
/(C~~XP)  
template < typename T > 7sNw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1Y xgR}7  
  { Rs& @4_D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6~meM@  
} ?wpB`  
8 (jUe  
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。 uZKP"Oy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nx":"LFI  
he3SR @\T  
return l(rhs) = r; v`q\6i[-  
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。 `:{B(+6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {[Q0qi =  
_+f+`]iM  
template < typename Tp > ,FQdtNMap  
class constant_t IputF<p  
  { f,i5iSYf  
  const Tp t; ']6VB,c`  
public : gW(gJ; L,%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #:fQ.WWO  
template < typename T > iGXI6`F"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4_M>OD/"  
  { +';>=hha  
  return t; _,h@:Xij  
} )n7l'}o?+  
} ; DsDzkwJE  
}`_@'4:t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]bCq=6ZKR  
下面就可以修改holder的operator=了 FXKF\1`( H  
#>;FUZuJr  
template < typename T > 1nj(h g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5@osnf?  
  { 6w3R'\9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vP!GJX &n5  
} <{(/E0~V/<  
;_kzcK!l  
同时也要修改assignment的operator() "pxzntY|  
#eP LOR&q  
template < typename T2 > mbl]>JsQD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iSRpfU  
现在代码看起来就很一致了。 UQ Co}vM  
fr6^nDY  
六. 问题2:链式操作 \b8sG"G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C=Fzu&N}  
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。 W~T}@T:EN  
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。 YO)$M-]>%J  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0x2!<z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [a[/_Sf{  
vQVK$n`  
template < typename T > !4"sX+z9  
struct result_1 zZ-wG  
  { ?VU(Pq*`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R$kpiqK  
} ; 8$N8}q%  
gxPx&Z6jF  
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: UCrh/bTm  
_#e&t"@GS  
template < typename T > B DY}*cX  
struct   ref Z!xVgM{  
  { :m=m}3/:  
typedef T & reference; X#a`K]!B  
} ; Nb2Qp K  
template < typename T > D-imL;|  
struct   ref < T &> aFiCZHohw  
  { \b'x t  
typedef T & reference; #BK9 k>i  
} ; y]..= z_ql  
z!QDTIb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F-(dRSDNM  
WzW-pV]  
template < typename T > ? Q@kg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C`rLj5E%  
  { "o!{51!'  
  return l(t) = r(t); M x5`yT7  
} ;cQW sTfT  
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。 5/[H+O1;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HWns.[  
(%CZ*L[9Z  
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 bo"%0 ?3n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |XYEn7^r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %x; x_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ukgAI<O%  
最后的布局是: 5OIc(YhYf  
                Add "}WJd$  
              /   \ 4:3rc7_ 1  
            Divide   5 Op.8a`XLt&  
            /   \ yn AB  
          _1     3 148V2H)  
似乎一切都解决了?不。 C#rc@r,F  
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。 0oA{Jix  
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。 C F!Sa6  
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: lA!"z~03*  
5cr(S~Q;  
template < typename Right > &hHW3Q(1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t22;87&|  
Right & rt) const Uk*IpP`  
  { i LBvGZ<9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g3n'aD@'x  
} :pX`?Ew`g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _i_Q?w`  
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。 ->z54 T  
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。 ))D:8l@  
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。 !"Yj|Nu6  
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。 |!|^ v  
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? !  hd</_#  
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: s1Ok|31|  
k;PAh>8  
template < class Action > 2A`A\19t  
class picker : public Action ^Jp&H\gI.  
  { (;x3} ]  
public : @tohNO>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "|Fy+'5}  
  // all the operator overloaded t9 \x%=  
} ; v dbO(  
.9*wY0:  
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。 wZT%Ee\D%  
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: w1x" c>1C  
'k;4j|<  
template < typename Right > B0$:b !  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _CBWb  
  { `=+^|Y}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]=rht9),"  
} hDP/JN8y  
d4:`@*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CQ7{1,?2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _8fr6tO+  
A61^[Y,dX_  
template < typename T >   struct picker_maker M j-vgn&/  
  { {_N,=DQ!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vE6mOM!_L  
} ; ~0$NJrUy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -\ZcOXpMx=  
  { 5*PYT=p}  
typedef picker < T > result; `0H g y=  
} ; _LP/!D  
X)SDG#&+bF  
下面总的结构就有了: 3P~o"a>  
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。  j1?j6s  
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。 .M,RFC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~"pKe~h   
至此链式操作完美实现。 kh~'Cn "O  
Mwb/jTp  
;Mm7n12z C  
七. 问题3 ^L1L=c;,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D.D$#O_n.S  
WH ?}~u9  
template < typename T1, typename T2 > 'ckQg=zPR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,y4I[[  
  { ZN"j%E{d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O1%pxX'`S  
} !Bz0^ 1,L  
J]W5[)L  
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: <9ig?{'  
CO-_ea U(  
template < typename T1, typename T2 > U~{du;\  
struct result_2 nKR{ug>I)  
  { 6-`|:[Q~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QY/hI `  
} ; DU%w1+u  
1}hIW":3Sr  
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? 4v p  
这个差事就留给了holder自己。 ~/NKw:  
    ZZ QG?("S'  
YDC mI@  
template < int Order > hLJM%on  
class holder; _AV1WS;^^8  
template <> zX5!vaEv  
class holder < 1 > [' z[  
  { 7\_o.(g#-  
public : 4tg<iH{  
template < typename T > XxHx:mi  
  struct result_1 w6`9fX6{h  
  { ,F&g5'  
  typedef T & result; tg^sCxz9]  
} ; RMO,ZVq  
template < typename T1, typename T2 > ]# t6Jwk  
  struct result_2 d]9U^iy  
  { Bwr3jV?S  
  typedef T1 & result; Z\[N!Zt|  
} ; C]^H&  
template < typename T > 80A.<=(=.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [dtbkQt,c  
  { =to=8H-  
  return (T & )r; !=;XBd-  
} aA7=q=  
template < typename T1, typename T2 > W\1i,ew>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [c_|ob]  
  { \~P=U;l=pO  
  return (T1 & )r1; <2C7<7{7  
} A+@&"  
} ; rt JtK6t  
**69rN  
template <> {M,,npl  
class holder < 2 > ^Rm  
  { No2b" G@  
public : t1E[uu,V8  
template < typename T > 6c0>gUQx-  
  struct result_1 a^,(v  
  { `1:{0p2q  
  typedef T & result; 5SCKP<rb  
} ; 04r$>#E  
template < typename T1, typename T2 > L(GjZAP  
  struct result_2 j*xV!DqC  
  { `y#UJYXQE  
  typedef T2 & result; 3D?s L!W  
} ; %s19KGpA  
template < typename T > Z{?G.L*/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y8flrM2CwG  
  { J>d.dq>r  
  return (T & )r; O-)-YVU  
} @F(mi1QO  
template < typename T1, typename T2 > X.`~>`8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !3T&4t  
  { fM^[7;]7e  
  return (T2 & )r2; #^+DL]*l  
} "RIZV  
} ; fNGZo  
HR}bbsqxVf  
pW4 cX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g^zs,4pPU<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fhB}9i^]tg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0p89: I*0  
UA|u U5Q  
return l(i, j) = r(i, j); 1}~(Yj@f%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U`hY{E;  
F5S@I;   
  return ( int & )i; 4&l10fR5  
  return ( int & )j; !A48TgAeE  
最后执行i = j;  }-~l!  
可见,参数被正确的选择了。 +S Jd@y@fR  
h=-"SW  
1;VHM'  
cX3lt5  
ws4cF N9P?  
八. 中期总结 f 2l{^E#h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G@j0rnn>B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hlt[\LP=$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F-6c_!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \TU3rk&X  
y(K" -?  
~i 7^P9  
0Won9P  
3G kv4,w<  
k5]j.V2f  
九. 简化 nT2)E&U6%  
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。 _UuC,Pl3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `-LGU7~+  
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: (Cq n6 dWK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r&FDEBh  
  +-*/&|^等 Yw0[[N<SW  
2. 返回引用。 Ewg:HX7<(  
  =,各种复合赋值等 R##~*>#  
3. 返回固定类型。 mc4i@<_?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;J7F J3n  
4. 原样返回。 o=`C<}  
  operator, jlxpt)0i  
5. 返回解引用的类型。 2#k5+?-c61  
  operator*(单目) AlJ} >u  
6. 返回地址。 r(9~$_(vK  
  operator&(单目) XVU2T5s}  
7. 下表访问返回类型。 z?35=%~w   
  operator[] kBN+4Dr/$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %j7XEh<'  
  operator<<和operator>> @V!r"Bkg.  
bV"G~3COy  
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。 p) +k=b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n0is\ZK 0  
m)oJFF  
template < typename Left > ++E3]X|  
struct value_return Z@r.pRr'  
  { 6^DR0sO  
template < typename T > m4*@o?Ow  
  struct result_1 )vxUT{;sH  
  { Dl}$pN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a0Zv p>Ft  
} ; [ +P#tIL  
jVq(?Gc  
template < typename T1, typename T2 > l} qE 46EL  
  struct result_2 ^b %0 B  
  { /7 Cn(s5o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H*r>Y  
} ; 4"Hye&O  
} ; Q`D_|L  
~zw]5|  
8,uB8C9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TjG4`:*y#m  
aFLO{tr`  
下面我们来剥离functor中的operator() HJY2#lSha6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CJhL)0Cs  
3)RsLI9  
return l(t) op r(t) vY_-Ranj#.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZWS`\M  
return op l(t) W | o'&  
return op l(t1, t2) N 8-oY$*  
return l(t) op 2@ Z(P.Gh  
return l(t1, t2) op \nP>:5E1  
return l(t)[r(t)] ^4o;$u4R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R=KQ  
vI@%Fg+D  
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: wiBVuj#  
单目: return f(l(t), r(t)); Ot`VR&}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7sXxq4  
双目: return f(l(t)); @K!&qw  
return f(l(t1, t2)); !Ta>U^ 7  
下面就是f的实现,以operator/为例 1</kTm/Qa  
[ I/<_AT#  
struct meta_divide QMZ)-ty"  
  { % $DI^yS  
template < typename T1, typename T2 > =yy5D$\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9`9R!=NM  
  { h*<P$t  
  return t1 / t2; wKsT7c'  
} ki)#d' }  
} ; w[ ~#av9  
6VhjJJ  
这个工作可以让宏来做: [0D Et   
_(KbiEB{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0c#/hFn  
template < typename T1, typename T2 > \ R,Vd.-5M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c?@T1h4  
以后可以直接用 OiP!vn}k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n-@j5w+k4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -xP!"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4f;HQ-Iv  
RZCq{|L  
SZXY/~=h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 k|!EDze43?  
O &-wxJ]S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]H1I,`=@  
class unary_op : public Rettype =3v]gOcO  
  { ~T89_L  
    Left l; 7!N2-6GV  
public : mtj h`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FeTL&$O  
piZJJYv t  
template < typename T > Zg.&V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD#hpl  
      { 2TA*m{\Hr  
      return FuncType::execute(l(t)); )[|3ZP`  
    } {qa Aq%'  
UMcgdJB  
    template < typename T1, typename T2 > z.I9wQ]X[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }:~x7|~s:  
      { L:'J Bhg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5hy""i  
    } J`^I./  
} ; oo.2Dn6z  
}O4^Cc6  
q')R4=0 K  
同样还可以申明一个binary_op P->y_4O  
]:~OG@(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o+$7'+y1n-  
class binary_op : public Rettype Ht4;5?/y  
  { 5kz)5,KjM  
    Left l; Mwr"~?\\  
Right r; ,9o"43D:a|  
public : }B.H|*uO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yu/`h5&*  
|1>*;\o-  
template < typename T > B[4KX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S9",d~EM  
      { 8zR~d%pK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k'5?M  
    } ksN+ ?E4w  
}I2@%tt?  
    template < typename T1, typename T2 > ut I"\1hQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;{" +g)u  
      { KPj\-g'A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =HlQ36;*  
    } X]dwX%:Z!j  
} ; !f+H,]D"  
9amaL~m  
C-H@8p?T  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `u&Zrdr,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >M/V oV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xsMBC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~'CE[G5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XUlS\CH@{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Uh):b%bS;J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9 o&`5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) uPl\I6k  
下面是修改过的unary_op `p;I}  
9Q+'n$s0^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > la+[bm< v  
class unary_op UaB @  
  { 0ok-IHE<  
Left l; vTx2E6  
  k-{<=>uM  
public : sH[ROm  
u!W0P6   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M%kO7>h8  
Oz%>/zw[h  
template < typename T > X'qU*Eo  
  struct result_1 jm Fz51  
  { l|k`YC x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z\%Ls   
} ; `.Qi?* ^  
9uA>N  
template < typename T1, typename T2 > ]h %Wiw  
  struct result_2 u2?|Ue@[  
  { 0p!>JQ]m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n4#;k=mA  
} ; n$ou- Q  
57&b:0`p  
template < typename T1, typename T2 > S-|)QGxV6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,^. 88<  
  { k+ty>bP=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1BpiV-]=  
} G%W8S \  
mh{1*T$fP  
template < typename T > ]33>m|?@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?}U(3  
  { "\o+v|;  
  return OpClass::execute(lt(t)); -RvQB  
} cLsV`@J(k  
@8pp EFw  
} ; `6]%P(#a  
5MtLT#C3r  
vbC\?\_  
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 W1|0Yd ;P  
好啦,现在才真正完美了。 zIu E9l  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7B\Vs-d  
zPjHsulK  
template < typename Right > Lja>8m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yooX$  
  { ;CPr]avY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [J4gH^Z_  
} io-![^{  
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。 LH8 fBhw  
)]H-BIuGm  
t? yz  
iCHOv{p.  
42(Lb'G  
十. bind &p4&[H?  
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。 7KAO+\)H^Y  
先来分析一下一段例子 uJC~LC N  
c_'OPJ  
\Ani}qQ%|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |m^k_d!d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8L:ji,"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5',8 ziJQ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n O\"HLM  
我们来写个简单的。 0dGAP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e'~J,(fB  
对于函数对象类的版本: 5?3Me59  
b2OQtSr a  
template < typename Func > =IQ5<;U3  
struct functor_trait #/Vh|UeX  
  { PE3vQH=t~  
typedef typename Func::result_type result_type; mR?5G: W~R  
} ; 9NQlI1W z4  
对于无参数函数的版本: 5#+^E{  
!y@NAa0  
template < typename Ret > sP;nGQ.eN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NnDxq%l%  
  { 10q'Z}34  
typedef Ret result_type; 6i.-6></  
} ; j/_ s"}m{  
对于单参数函数的版本: LH kc7X$  
e :%ieH<  
template < typename Ret, typename V1 > WSp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5 ft`zf  
  { 117EZg]O  
typedef Ret result_type; m g4nrr\  
} ; V9{]OV%  
对于双参数函数的版本: Z\ja  
ebUBrxZX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1p/3!1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N D(/uyI  
  { di6QVRj1  
typedef Ret result_type; _/6!yyl  
} ; zxbpEJzpn  
等等。。。 MHX?@. v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $_o-~F2i5  
=}DR) 9  
template < typename Func > Rn9m]x  
struct func_return (`c [#0=n  
  { =/y]d<g  
template < typename T > xp }hev^@$  
  struct result_1 _m gHJ0v'  
  { {B?Wu3-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d4>Z8FF|1B  
} ; aTqd@},?  
V )x$|!(  
template < typename T1, typename T2 > Q@<S[Qh[.  
  struct result_2 S+atn]eU@  
  { VC\S'z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \n8] M\<  
} ; T|7}EAR=b  
} ; u'|4?"uz  
||hb~%JK6  
 PT=2@kH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gcPTLh[^Er  
T arIPp  
template < typename Func, typename aPicker > ,9}h  
class binder_1 ES.fOdx  
  { ZniB]k1  
Func fn; toya fHf  
aPicker pk; )z73-M V"  
public : K]s[5  
LcB]Xdsa(  
template < typename T > &,c``z  
  struct result_1 ZUVA EH%  
  { PE}:ybsX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l_P-j 96WD  
} ; {*0<T|<n  
w)kNkD  
template < typename T1, typename T2 > dZ  rAn  
  struct result_2 aqRhh=iS  
  { ypKUkH/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hb zC#@ q  
} ; wKZ$iGMbz  
`\T]ej}zvI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tiB_a}5IB  
6r"eN%m  
template < typename T > =j5MFX.-o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,2j&ko1  
  { WN?O'E=2  
  return fn(pk(t)); s>;v!^N?u  
} cZB7fmq%  
template < typename T1, typename T2 > Ne8Cgp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M dZ&A}S  
  { 3D!5T8 @  
  return fn(pk(t1, t2)); AsAT_yv#  
} - }7e:!.  
} ; ej4W{IN~:  
{ QHVo#  
l6YtEHNG  
一目了然不是么? /^X/8  
最后实现bind y#Fv+`YDl  
Xu< k3oD7  
f&eK|7J_Yf  
template < typename Func, typename aPicker > S M0~fAtE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tZ=E')!\  
  { C${Vg{g7a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @R/07&lBR  
} {sihus#Q  
?t/~lv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r@v,T8  
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。 K`iv c N"  
i]Fp..`v~  
十一. phoenix Q1O}ly}JS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MBt9SXM  
UR7g`/  
for_each(v.begin(), v.end(), BSYzC9h`  
( 9N9 L}k b  
do_ S{PJUAu  
[ TH; R  
  cout << _1 <<   " , " & -{DfNKc  
] ]h>_\9qO  
.while_( -- _1), L\)ZC  
cout << var( " \n " ) -yE/f2PgQ  
) QrB@cK]  
); KM}f:_J*lg  
qfL~Wp2E;  
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: Ge-CY  
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 WF1px%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8P^I TL z%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rv#]I#O  
E~%jX }/  
r\b3AKrIN  
template < typename Cond, typename Actor > mQCeo}7N5  
class do_while WFO4gB*  
  { }4Tc  
Cond cd; YVYu:}e3)  
Actor act; $}J5xG,}$  
public : }Mf!-g  
template < typename T >  :rHJ4Tl  
  struct result_1 J8S'/y(LE<  
  { U7 `A497Z  
  typedef int result_type; yRSTk2N@  
} ; biSz?DJ>  
MaRi+3F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zo+nq%=  
~%^ tB  
template < typename T > bu:S:`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ln?v j)j  
  { ;'5>q&[qbP  
  do (d(hR0HKE  
    { AvdXEY(-  
  act(t); plb!.g  
  } o*DN4oa)  
  while (cd(t)); AG!w4Ky`  
  return   0 ; }\HN&@  
} ^aH \7J@Y  
} ; \hBG<nH{0  
FN\E*@>X=  
jDy-)2<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4*Q#0`um  
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。 <\NY<QIwFw  
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。 n` xR5!de  
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。 2] zq#6ix  
下面就是产生这个functor的类: /LO -HnJ  
{$R' WXVs  
POvP]G9'"  
template < typename Actor > /9HVY %n  
class do_while_actor I_<I&{N>  
  { ft$RSb#  
Actor act; 7g%E`3)"  
public : `&D|>tiz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g=;%  
5[A@ gw0u  
template < typename Cond > #a<Gxj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n}'=yItVL1  
} ; R $&o*K`?  
{5F-5YL+>  
KO]T<R h<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l y(>8F  
最后,是那个do_ w+yC)Rmz  
Vm3v-=6  
huJ&]"C  
class do_while_invoker +xrr? g  
  { z"0I>gl  
public : cUvz2TK  
template < typename Actor > qNYN-f~@,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CbwJd5tk  
  { j!]YNH@  
  return do_while_actor < Actor > (act); @}@Z8$G^  
} cUY`97bn  
} do_; 6"~P/\jP  
K2J \awX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !t gi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]=>F.GE  
最后来说说怎么处理break和continue 1(|'WyD  
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。 >[_f3;P  
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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