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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *uRBzO}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lz}OwKl  
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, 0@0w+&*"@  
dmtr*pM_  
=osk+uzzG  
W\$`w  
  class filler & GO}|W  
  { /|m2WxK)  
public : >{n,L6_ t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VOsR An/N  
} ; IxN9&xa  
='r!g  
f1RWP@iar  
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: ah$b [\#C  
un"Gozmt5  
& bm 1Fz  
bTNgjc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IZ-1c1   
w>&aEv/f  
PCee<W_%YE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 / y40(l?  
\[i1JG  
 `,*3[  
CT <7mi!  
二. 战前分析 6dr%;Wp  
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。 PcMD])Z{G  
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 0cH`;!MZ  
St9?RD{4;  
<]t%8GB2V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QD&`^(X1p  
  /* --------------------------------------------- */ u(.e8~s8  
vector < int *> vp( 10 ); B2vh-%63  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `:fZ)$sY  
/* --------------------------------------------- */  :A_@,Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,Ks8*;#r  
/* --------------------------------------------- */ WM$ MPs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l~q\3UKlt  
  /* --------------------------------------------- */ Y=?3 js?O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;u ({\K  
/* --------------------------------------------- */ Zd%k*BC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =%K;X\NB  
:uS\3toj  
:gibfk]C  
&vMb_;~B  
看了之后,我们可以思考一些问题: / &5,3rU.G  
1._1, _2是什么? r.&Vw|*>  
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。 [#vH'y  
2._1 = 1是在做什么? hp X9[3  
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。 V#$RR!X'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A2Ed0|By  
z (wc0I  
x.6:<y  
三. 动工 ibk6|pp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >Eto( y"q  
K#d`Hyx  
;(Or`u]Dr  
9ULQrq$?  
template < typename T > S!CC }3zw  
class assignment CAWNDl4  
  { qS$Ox?Bw#u  
T value; (NU NHxi5B  
public : !>&o01i  
assignment( const T & v) : value(v) {} `5.'_3  
template < typename T2 > Qx#"q'2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =z69e%.  
} ; ` p-cSxR_  
%)W2H^  
G `61~F%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :Yh+>c}N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UKvWJnz  
xGg )Y#  
j{A y\n(  
"Ac-tzhE  
  class holder dn+KH+v  
  { s};{ZAtE  
public : ?Ep [M:,q  
template < typename T > K=k"a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "?xHlYj@+  
  { }2.`N%[  
  return assignment < T > (t); /nNN,hz  
} Qn.om=KDs@  
} ; PiIpnoM  
2r?G6D|  
K7:)nv E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WPMSm<[  
)9`qG:b'  
  static holder _1; l<LI7Z]A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h(_57O:  
;:g@zAV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'Aq{UGN  
而不用手动写一个函数对象。 06Sceq  
'9J/T57]e  
]Ie 0S~  
J @1!Oq>  
四. 问题分析 )~JHgl  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }rw8PZ9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6j]0R*B7`Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]MitOkX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g7`LEF <A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  w``ST  
<)c)%'v  
五. 问题1:一致性 )U:m:cr<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 97C]+2R%^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SsDmoEeB[  
c9 _ rmz8  
struct holder agDM~=#F  
  { *H2r@)Y[~  
  // @,7GaK\  
  template < typename T > k)=s>&hl  
T &   operator ()( const T & r) const ,Uqs1#r  
  { K;H&n1  
  return (T & )r; f+)L#>Gl?  
} 8^+%I/S$  
} ; qWPkT$ u  
rcG"o\g@+  
这样的话assignment也必须相应改动: ,m|h<faZL  
D'PI1 0t  
template < typename Left, typename Right > c]o'xd,T8\  
class assignment {]@= ijjf  
  { =K[yT:  
Left l; "e>;'%W  
Right r; vw/J8'  
public : uh  > ; 8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q{LF>Wi  
template < typename T2 > G}raA%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }V`"s^  
} ; R.1.)P[  
+lcbi  
同时,holder的operator=也需要改动: 4p;`C  
-- 95Jz  
template < typename T > qt"m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .|fH y  
  { \V~eVf;~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `mJ6K&t$<  
} j>"@,B g*  
J<h $ wM  
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。 `l[c_%Bm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I-(zaqp@  
SZ'R59Ee<  
return l(rhs) = r; flbd0NB  
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。 $G@5qxcV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Wt-GjxGi  
2uW; xfeY  
template < typename Tp > iz PDd{[  
class constant_t (iX+{a%"  
  { Y\8)OBZ  
  const Tp t; O m2d .7S  
public : ?NsW|w_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WP'!*[z  
template < typename T > ;h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;dgp+  
  { 0GCEqQy8  
  return t; -C]5>& W  
} =-n}[Y}A  
} ; U!\.]jfS  
[hv~o~q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GGs}i1m  
下面就可以修改holder的operator=了 f r6 fj  
;[OH(!  
template < typename T > 33B]RGq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {cVEmvE8  
  { c`w}|d]mC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }WXi$(@v  
} ?IT*: A] E  
. 3T3E X|G  
同时也要修改assignment的operator() ( ^Nz9{  
)Y{L&A  
template < typename T2 > = m#?neop  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `+:`_4  
现在代码看起来就很一致了。 &d^m 1  
S;#'M![8  
六. 问题2:链式操作 =dYqS[kJW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RMu~l@  
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。 <R=Zs[9M1  
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。 >_T-u<E  
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。 s9DYi~/,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g*C7 '  
tl^9WG  
template < typename T > >!1-lfa8  
struct result_1 vV-`jsq20H  
  { }00BllJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cIOlhX@  
} ; Z,Dl` w  
M!D3}JRm  
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: wjB:5~n50k  
.|i.Cq8  
template < typename T > .Vvx,>>D  
struct   ref S3 Xl  
  { o`z]|G1''  
typedef T & reference; ?J~_R1Z  
} ; ^o&. fQ*  
template < typename T > Z o(rTCZX  
struct   ref < T &>  S9FE  
  { .Rs^YZF  
typedef T & reference; H8}oIA"b  
} ; X2~!(WxU F  
mtcw#D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T!)(Dv8@F  
PIS2Ed]  
template < typename T > -k"/X8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FP4P|kl/9'  
  { 5D//*}b,  
  return l(t) = r(t); 7Kxp=-k  
} lZKi'vg7  
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。 [2 M'PT3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wgGl[_)  
Y\g3h M  
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 pG;U2wE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3"~!nn0;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &E5g3lf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'c$+sp ?  
最后的布局是: %YqEzlzF  
                Add 4zFW-yy  
              /   \ N6i Q8P -  
            Divide   5 A;?|& `f  
            /   \ &`2)V;t  
          _1     3 8$Y9ORs4  
似乎一切都解决了?不。 $X,D(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (V2fRv  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8XE7]&)];  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: iSs:oH3l  
~q25Yx9W@  
template < typename Right > 1\I}2;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q9s=~d7  
Right & rt) const Jij*x>K>y  
  { ;vjOUn[E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V1B5w_^>h'  
} p9{mS7R9T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HY:7? <r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tf`^v6m%]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ds[|   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 qF;|bF  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !%%6dB@%t  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Se =`N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,.FxIl ]  
t'k$&l}+  
template < class Action > 3AN/ H  
class picker : public Action XUuN )i  
  { |Ds1  
public : -m~#Bq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PALc;"]O  
  // all the operator overloaded 4~Q/"hMSkO  
} ; >}6%#CAf  
draN0v f  
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。 St*h>V6  
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: PB\x3pV!}  
u.xnOcOH!  
template < typename Right > ?m"( S oh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *u;Iw{.{  
  { 1#+S+g@#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p H2Sbs:Tk  
} ]Er$*7f  
0YDR1dO(*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NqWdRU  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 nZYBE030  
</*6wpN  
template < typename T >   struct picker_maker 4@ai6,<  
  { o0KL5].  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ##"HF  
} ; Oxd]y1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2g! +<YZ~  
  { j|#Bo:2km  
typedef picker < T > result; 9p(. A$  
} ; ,Ko!$29[  
H"WprHe  
下面总的结构就有了: hkQ"OsU  
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。 $yNS pNmT0  
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。 tK\~A,=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E hMNap}5"  
至此链式操作完美实现。 '/s)%bc  
Jdj4\j u  
s!$7(Q86R  
七. 问题3 #S"nF@   
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。 f._ua>v,f  
_xhax+,! ~  
template < typename T1, typename T2 > {3aua:q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -ZLJeY L  
  { =B@2#W#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {R6ZKB  
} $6SW;d+>n  
1 ]b.fD  
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: v` 1lxX'*  
~b8]H|<'Y  
template < typename T1, typename T2 > P/_['7  
struct result_2 9djk[ttA)  
  { -(H0>Ap  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %1+4_g9  
} ; (SAs-  
Rnq7LGy  
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? c{w2Gt!  
这个差事就留给了holder自己。 qlPT Ll  
    0LJv'  
FU4L6n  
template < int Order > '^UI,"Ti  
class holder; )l DD\J7  
template <> IjnU?Bf  
class holder < 1 > d/~9&wLSb  
  { 92oFlEJ  
public : 8KzkB;=n  
template < typename T > lrIe"H@  
  struct result_1 L.JT[zOfb  
  { j1T#yt J  
  typedef T & result; 1bwOm hkS  
} ; ^^ixa1H<  
template < typename T1, typename T2 > 3/eca  
  struct result_2 j?4qO]_Wx+  
  { 5`p.#  
  typedef T1 & result; ;;/{xvQ.1  
} ; ;9QEK]@  
template < typename T > |P?*5xPB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AFwdJte9e  
  { uQKT  
  return (T & )r; ; BHtCuY  
} -aCKRN85  
template < typename T1, typename T2 > O?#7N[7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4{|"7/PE1  
  { ^} >w<'0  
  return (T1 & )r1; Ml-6OvQ7g  
} Ab.(7GFK  
} ; $/Uq0U  
{]4LULq  
template <> sK?twg;D*|  
class holder < 2 > ~*];pV]A[  
  { $6R-5oQ  
public : 5]:U9ts#  
template < typename T > j^RmrOg ,  
  struct result_1 NC6&x=!3  
  { H3-hcx54T  
  typedef T & result; (KZ{^X?a  
} ; a/xn'"eli  
template < typename T1, typename T2 > 19%i mf  
  struct result_2 \1M4Dl5!  
  {  _;\_l  
  typedef T2 & result; M/`lM$98:  
} ; ysnx3(+|  
template < typename T > ('+d.F[109  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F#5~M<`.o  
  { 5'u<iSmBo  
  return (T & )r; R[]Mdt<  
} M x" \5i  
template < typename T1, typename T2 > 2&J)dtqz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5146kp|1  
  { mgU<htMr1  
  return (T2 & )r2; Q\sK"~@3  
} ]JQULE)  
} ; m+z& Q  
=~LJ3sIX  
KLk~Y0$:v  
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> >。 N?`' /e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !U Ln7\@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :e+jU5;]3  
<<O$ G7c  
return l(i, j) = r(i, j); .O<obq~;C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9_h[bBx-'Q  
$M:*T.3  
  return ( int & )i; C\hM =%  
  return ( int & )j; o.`5D%}i  
最后执行i = j; sU^1wB Rj  
可见,参数被正确的选择了。 -MBxl`JU  
[0("Q;Ec[j  
XW92gI<O  
9H1rO8k  
@_{=V0  
八. 中期总结 ?:eV%`7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;5( UzQU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DzRFMYBR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {?7Uj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w_VP J  
b*lkBqs$  
9%obq/Lb  
YtLt*Ig%  
vW@=<aS Z  
Y8t8!{ytg  
九. 简化 '$+ogBS  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 P[fq8lDA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ab;.5O$y  
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: $<[79al#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A^SgI-y|  
  +-*/&|^等 <IW$m!{VG  
2. 返回引用。 @IZnFHN  
  =,各种复合赋值等 ~pky@O#b  
3. 返回固定类型。 uCB=u[]y4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;722\y(Y  
4. 原样返回。 ;-Aa|aT!  
  operator, %J-GKpo/S  
5. 返回解引用的类型。 >y+B  
  operator*(单目) f* wx<  
6. 返回地址。 fI|$K )K  
  operator&(单目) p5*jzQ  
7. 下表访问返回类型。 4?01s-Y  
  operator[] L-&\\{ X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _,*r_D61S  
  operator<<和operator>> KqP#6^ _  
)=(kBWM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 M869MDo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G^@5H/)  
M)(DZ}  
template < typename Left > Z4bNV?OH  
struct value_return  LFV%&y|L  
  { + >!;i6|  
template < typename T > b\,+f n  
  struct result_1 tX~w{|k  
  { wb ;xRP"w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qmP].sA  
} ; ]eV8b*d6  
K:WDl;8 (d  
template < typename T1, typename T2 > 62NsJ<#>  
  struct result_2 g 0E'g  
  { I]_5}[I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :rP=t ,  
} ; Zj Z^_X3  
} ; iU:cW=W|M\  
>8[Z.fX  
y>ktcuML  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )O6>*wq  
z0 Z%m@  
下面我们来剥离functor中的operator() 7-V/RChBm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !p/goqT~dY  
0tJ Z4(0  
return l(t) op r(t) tT._VK]o&R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ew$C ;&9  
return op l(t) *yGGBqd  
return op l(t1, t2) 5`_SN74o  
return l(t) op qcRs$-J  
return l(t1, t2) op f?)-}\[IR{  
return l(t)[r(t)] @E8+C8'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HE\K@3-  
[_:nHZb  
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: )YI(/*+]  
单目: return f(l(t), r(t)); A?0Nm{O;3v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O33 `+UV"W  
双目: return f(l(t)); &9>vl*  
return f(l(t1, t2)); %]7d`/  
下面就是f的实现,以operator/为例 CU~PT.  
Kf-JcBsrT  
struct meta_divide 7x8  yxE  
  { |&4/n6;P$0  
template < typename T1, typename T2 > 6E}qL8'5x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J,6yYIq  
  { KG{St{uJ  
  return t1 / t2; @KUWxFak  
} IUct  
} ; EBmt9S  
nT)vNWT=  
这个工作可以让宏来做: 8JUwf  
iam1V)V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LXCx~;{\  
template < typename T1, typename T2 > \ {7pli{`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D3K8F@d  
以后可以直接用 <\S:'g"(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W!(LF7_!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "^iYLQOC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &Hnz8Or!  
FE;x8(;W8  
uvS)8-o&F  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 E<*xx#p  
C9 j|OSgk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YA5g';$H*  
class unary_op : public Rettype [a<SDMR  
  { _Bj":rzY  
    Left l; ijU*|8n{>  
public : \lNN Msd&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L{Vqh0QD&  
-35;j'a  
template < typename T > SZCze"`[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const II=79$n`G  
      { PTV:IzoW  
      return FuncType::execute(l(t)); eJ81-!)  
    } j*m%*_kO  
9(<@O%YU  
    template < typename T1, typename T2 > wwcBsJ1{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const caX< n>  
      { h!9ei6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ygl0k \  
    } dUdT7ixo  
} ; T&7qC=E#5  
zp?`N;  
11;zNjD|  
同样还可以申明一个binary_op J<lO= +mg  
r#mx~OVkk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -`6+UkOV[x  
class binary_op : public Rettype P0jtp7)7  
  { Fv`,3aNB  
    Left l; sW8dPw O  
Right r; "tpSg  
public : Q=yg8CQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [)X\|pO&  
Z;)%%V%o  
template < typename T > B4 }bVjs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eh#(eua0/  
      { vs{s_T7Mz]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R0-j5&^jju  
    } BTrn0  
;i+#fQO7Q  
    template < typename T1, typename T2 > 8DaL,bi*.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^sWT:BDh  
      { Dv`c<+q(#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SMK_6?MZ  
    } e\75:oQ  
} ; X)3!_  
R ViuJ;  
z*)T %p  
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 "g8M0[7e3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r" ,GC]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sCHJ&>m5-  
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。 "C`Ub  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D. XvG_  
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。。。 FzC'G57Kl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GWip-wI  
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) KKf   
下面是修改过的unary_op P7/X|M z  
FaJ&GOM,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M\Kx'N  
class unary_op m`r(p"  
  { 3=ymm^  
Left l; u> 7=AlWF-  
  9'q*:&qq  
public : <Q?F?.^e  
Xla~Yg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 65^9  
_:27]K:  
template < typename T > *~i ])4  
  struct result_1 !g2+w$YVa  
  { sD wqH.L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lHX72s|V  
} ; b;UJ 88  
cYt!n5w~W  
template < typename T1, typename T2 > pz>>)c`  
  struct result_2 VP]%Hni]  
  { I~XSn>-H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S{m% H{A!  
} ; A^<iL  
PwLZkr@4^  
template < typename T1, typename T2 > -3Vx76Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{`{WI{  
  { =rX>.P%Q5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TRq6NB  
} "9e\c;a  
L;I]OC^J  
template < typename T > IO-Ow!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ibu/ W$  
  { ~$?ZK]YOrx  
  return OpClass::execute(lt(t)); M/gGoE{  
} d>C$+v>  
'b{]:Y  
} ; o`*,|Nsq  
D}X\Ca"h  
"#\ ;H$+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w+CA1q<  
好啦,现在才真正完美了。 lU8`F(Mn  
现在在picker里面就可以这么添加了: <e</m)j  
B`J~^+`[*  
template < typename Right > {{p7 3 'u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BF{Y"8u$  
  { b1?'gn~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S|`o]?nc>  
} dlTt _.  
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。 !Q0w\j h  
oM`0y@QCf  
&KRX[2  
]GQG~ H^  
Q$@I"V&G.  
十. bind yaH Zt`Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YcpoL@ab  
先来分析一下一段例子 ;;N9>M?b  
OpYY{f  
I9hK} D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kpN)zxfk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %OOl'o"V{s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `RL"AH:+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _"rgET`vW  
我们来写个简单的。 Z>5b;8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;hN!s`vq  
对于函数对象类的版本: nc|p)  
5"O.,H}  
template < typename Func > X_\otV h(D  
struct functor_trait '16b2n+F@#  
  { V[Ui/M!9Z  
typedef typename Func::result_type result_type; IB] l1<  
} ; j+  0I-p  
对于无参数函数的版本: VS8Rx.?  
]-/VHh  
template < typename Ret > ?2Py_gkf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :!!at:>  
  { Qn)a/w-  
typedef Ret result_type; |4 0`B% Z  
} ; ,wAF:7'  
对于单参数函数的版本: :^B1~p(?sK  
O[JL+g4  
template < typename Ret, typename V1 > ZX./P0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `&ckZiq  
  { .5ha}=z  
typedef Ret result_type; .jWC$SVR  
} ; zue~ce73J  
对于双参数函数的版本: ^sLdAC  
Cd}<a?m,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VQ9/Gxdeo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ) ahA[  
  { Fyatd  
typedef Ret result_type; );&:9[b_  
} ; H%Q7D-  
等等。。。 ;u46Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l?n\i]'  
JO6)-U$7UG  
template < typename Func > +}os&[S  
struct func_return z/@slT  
  { 9Y_HyOZ*GX  
template < typename T > 9N 3o-=  
  struct result_1 dE{dZ#Jfi  
  { K} X&AJ5A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =R$u[~Xl2X  
} ; @>Km_Ax  
t)$:0  
template < typename T1, typename T2 > "n5N[1b k  
  struct result_2 Ig0VW)@  
  { _H7x9 y=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #( 146  
} ; N)\. [v  
} ; ra gXn  
O`t&ldU  
l L@XM2"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y(yHt= r  
sLT3Y}IO  
template < typename Func, typename aPicker > !9VY|&fHe  
class binder_1 -3Z,EaG^  
  { 1JG'%8}#8  
Func fn; L2i_X@/  
aPicker pk; ~YWQ2]  
public : e)? .r9pA;  
=|y9UlsD  
template < typename T > j[J-f@F \Y  
  struct result_1 E,x+JeKV  
  { xHLlMn4M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r1{@Ucw2  
} ; ">,|V-H  
ag;pN*z  
template < typename T1, typename T2 > oDAXiY$u  
  struct result_2 g(7rTyp4)  
  { yEoF4bt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ww+IWW@  
} ; 2*l/3VW  
k|PN0&J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} paE[rS\  
3J|F?M"N7  
template < typename T > U@)eTHv}6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0{p#j~ZhC  
  { ` *N[jm"  
  return fn(pk(t)); A>;bHf@  
} :g=qz~2Xk  
template < typename T1, typename T2 > &>W$6>@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MKD1V8i  
  { t: ;Pj9  
  return fn(pk(t1, t2)); Y0dEH^I  
} x,@B(9No  
} ; Gd xnpE  
V]e8a"/[{  
Eib5  
一目了然不是么? /cQueUME`  
最后实现bind _P 3G  
ND#Yen ye  
-[9JJ/7y  
template < typename Func, typename aPicker > }t=!(GOb}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }"P|`"WW  
  { b)5uf'?-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P90yI  
} G+"t/?/  
li'YDtMKCY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :B5Fdp3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RVA (Q[ ;  
Val|n*%  
十一. phoenix 6"5A%{ J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p\tm:QWD;  
03qQ'pq  
for_each(v.begin(), v.end(), r Iu$pZO  
( Ls$D$/:q?  
do_ N06OvU2>xU  
[ %G/ hD  
  cout << _1 <<   " , " ^?7-r6  
] (pCrmyB  
.while_( -- _1), FQ7T'G![  
cout << var( " \n " ) < #}5IQ5`Z  
) Q4!_>YZ  
); =9boya,>  
aFb==73aLw  
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: .B]MpmpK  
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 IS{wtuA.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pnowy;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #@9/g  
*K6g\f]b#  
Fa Qe_;  
template < typename Cond, typename Actor > b_#m}yZ6  
class do_while  gmO!  
  { ll<Xz((o  
Cond cd; oim9<_  
Actor act; t?x<g<PJ4  
public : wOEj)fp .  
template < typename T > V6&!9b  
  struct result_1 +`7i 'ff  
  { U9:zVy  
  typedef int result_type; ^& tZ  
} ; 9N%We|L,c  
n.`($yR_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6xe*E[#k\  
p$NQyS5C"S  
template < typename T > hOu3 bA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :0j?oY~e  
  { ,.83m%i  
  do LqoB 10Kc\  
    { "3)C'WlEy/  
  act(t); hl7bzKO*w  
  } @uqd.Q  
  while (cd(t)); ?wiC Q6*$  
  return   0 ; |+FubYf?$  
} ~q@|l3?$  
} ; 3LJ+v5T~  
MSQEO4ge  
VgG0VM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /og=IF2:  
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。 nA-.mWD_C  
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。 ]YnD  
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。 \ =?a/  
下面就是产生这个functor的类: J{p1|+h%  
Xtq_y'I  
l6T-}h:=  
template < typename Actor > pXT4)JDpc  
class do_while_actor ^pAAzr"hv  
  { N ,'GN[s  
Actor act; %Q__!D[  
public : {7"Q\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n/;WxnnQ  
]_mb7X>  
template < typename Cond > =r?hg GWe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; | C;=-|  
} ; k$z_:X  
G\/zkrxmv  
Xy|So|/bKd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _wbF>z  
最后,是那个do_ n71r_S*  
gq4Tb c oA  
\%JgH=@ :=  
class do_while_invoker M)J5;^["  
  { 9-VNp;V  
public : -j# 2}[J7  
template < typename Actor > iW]j9}t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v}}F,c(f  
  { 7Utn\l  
  return do_while_actor < Actor > (act); b$d;Qx  
} 'Vzp2  
} do_;  acajHs  
i^X]j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xBThq?N?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zsEc(  
最后来说说怎么处理break和continue 9|^2",V  
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。 BM%e0n7  
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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