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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |/]bpG'z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oYup*@t  
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, g5M-Vu  
bqS*WgMY-  
2j=3i@  
"sUe:F;  
  class filler '355Pce/  
  { ?$ Uk[  
public : V. 1sb pI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qdAz3iye  
} ; lh(A=hn"n  
Ts}5Nk8%  
1&i!92:E  
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: vJtQ&,zG  
Y xGIv8O]  
!MTm4Ls  
3-h u'xSU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gvtd )9^<  
}]=b%CPJh+  
P`-(08t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,HUs MCXQ  
8W[QV  
dn:g_!]p  
e&<#8;2X  
二. 战前分析 wI#rAx7f-  
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。 E@0w t^  
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 nD MNaMYb  
["Z]K'?P  
!D7\$ g6g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _&19OD%  
  /* --------------------------------------------- */ vTh-I&}:  
vector < int *> vp( 10 ); SKD!V6S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N95"dNZE  
/* --------------------------------------------- */ [|ky~sRr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O|4~$7  
/* --------------------------------------------- */ ^ }U{O A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1YAy\F~`.  
  /* --------------------------------------------- */ !yoj ZG MB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rnmWw#  
/* --------------------------------------------- */ d0MX4bhZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uLe+1`Y5Ux  
!xj>~7  
i:qc2#O:J  
0}Kl47}aD  
看了之后,我们可以思考一些问题: p KKn  
1._1, _2是什么? [9[tn -  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v:JFUn}  
2._1 = 1是在做什么? _^#PV}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 03$Ay_2  
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。 R?Iv<(I  
$v-lG(  
&fiDmUxj  
三. 动工 |I)Ms NF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a9FlzR  
]L}<Y9)t  
a[lE9JA;|  
F] M3/M  
template < typename T > dAym)  
class assignment V0wK.^]+}/  
  { }9 qsPn  
T value; |+suGqo  
public :  by>,h4  
assignment( const T & v) : value(v) {} *`|.:'  
template < typename T2 > cMC1|3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i T 4H@  
} ; ndF Kw  
Kqhj=B  
gAv?\9=a)W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'ZL)-kbI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IB(IiF5  
AGLzA+6M  
"%,zB_ng\<  
b:Rl }"a  
  class holder %#/7Tl:  
  { ;,Lq*x2s  
public : s8 .oS);`  
template < typename T > hCW8(Zt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @ mt v2P`  
  { 2=["jP!B  
  return assignment < T > (t); KhXW5hS1  
} Z|'tw^0e5  
} ; e)cmZ8~S  
F'pD_d9]e  
&&_W,id`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @@SG0YxZ  
j><.tA~i  
  static holder _1; li/IKS)e$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J*a`qU   
M={k4r_t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <:RU,  
而不用手动写一个函数对象。 \-V  
TQID-I  
V%o:Qa[a  
dXrv  
四. 问题分析 .!nFy`  
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。 *Z)`:Gae  
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。 _F,@mQ$!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7F)HAbIS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 owmA]f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l~F,i n.  
xjR/K&[m  
五. 问题1:一致性 8I@= ?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| MJ}VNv|S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 al#yc  
Bk?MF6  
struct holder pZjyzH{~  
  { ,((5|MbM/  
  // h7gH4L!'u  
  template < typename T > PS(LD4mD  
T &   operator ()( const T & r) const xU67ztS'E'  
  { |JuXOcr4  
  return (T & )r; q;>'jHh  
} g>VkQos5"  
} ; uysGOyi<u  
R6{%o:{  
这样的话assignment也必须相应改动: ;I5HMc_a"  
N9,n/t  
template < typename Left, typename Right > &*/X*!_HK  
class assignment //V?rs  
  { (nvSB}?  
Left l; WlWBYnphZs  
Right r; l$zo3[  
public : LR-op?W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 33"{"2==`  
template < typename T2 > 2&Wc4,O!i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qI5/ME(}  
} ; /PHktSG  
0o`0Td  
同时,holder的operator=也需要改动: TtkB  
G ^r^" j  
template < typename T > Z{u*vUC&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @kI^6(.  
  { Jw;J$ u!d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -kQ{~"> w  
} h'IBVI!P  
ph^qQDA  
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。 QFDjsd4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N:"E%:wSbi  
Yx XDRb\kW  
return l(rhs) = r; ) 1H]a'j  
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。 Q:=s99  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u) fbR  
[dOPOA/d  
template < typename Tp > {[)J~kC+  
class constant_t 1Voo($q.  
  { ]2K>#sn-]  
  const Tp t; #l8CUg~Uj  
public : <<4G GO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8c]\4iau  
template < typename T > >UR-37g{p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "qQU ^FW  
  { b>I -4  
  return t; h1JG^w$ 5  
} @36^4E>h  
} ; :^J(%zy  
fwXk{P/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `~pB1sS{  
下面就可以修改holder的operator=了 :q^g+Bu=  
+w GE  
template < typename T > TtKBok  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]O&TU X@)  
  { GD~3RnGQ{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hMi!H.EX.  
} "+Xwc+v^  
YR~g&E#U^  
同时也要修改assignment的operator() .+{nfmc,c  
!Bu<6  
template < typename T2 > |wVoJO!O}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UmInAH4  
现在代码看起来就很一致了。 q'q'v S  
uR@\/6!@  
六. 问题2:链式操作 X+bLLW>&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6Y\9h)1Jo  
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。 Njz,y}\  
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。 Oh<Z0M)  
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。 v8-F;>H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _qJ[~'m<^C  
w#XE!8`  
template < typename T > Q.M3rRh  
struct result_1 |K/#2y~  
  { >:Q:+R;3o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sR?_{rQ  
} ; |~v($c  
j!:U*}f  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #@lr$^M  
-v>BeVF  
template < typename T > E62VuX  
struct   ref ,7/un8:%c  
  { jwAO{.}T1r  
typedef T & reference; UxD1+\N6?  
} ; +zz9u?2C`  
template < typename T > R0*DfJS:Z  
struct   ref < T &> uTB; Bva  
  { @RbAC*Y]g  
typedef T & reference; &v3r#$Hj[  
} ; 988aF/c  
D1#E&4   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ((;9%F:/$  
YfF&: "-NU  
template < typename T > [J-r*t"!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S,Zjol%p  
  { K2:r7f  
  return l(t) = r(t); ]DC]=F.  
} rYN`u  
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。 k_O"bsI)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j(Q$frI  
?uQ|?rk  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 UY%@i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a,&Kvh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qpf BM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gtjgC0   
最后的布局是: EsA^P2?_+  
                Add hO{@!H$l  
              /   \ )@SIFE  
            Divide   5 ?_n.B=H`8  
            /   \ JJ qX2B  
          _1     3 V! "^6)  
似乎一切都解决了?不。 Ra~n:$tg2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]2b" oHg  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kFD-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: YF&SH)Y7  
fVR ~PG0  
template < typename Right > hTVN`9h7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >SfC '*1  
Right & rt) const  w8FZXL  
  { s/P\w"/fN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0SvPyf%AC  
} !4.;Ftgjn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )m5<gp`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y<3v/ ,Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G/<{:R"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P]dDTh~e~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iP' }eQn]c  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {fIH9+v  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ua7I K~8l  
~}4H=[Zu  
template < class Action > S$muV9z2=  
class picker : public Action mpr["C"l  
  { :GL|:  
public : \O7,CxD2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2(`2f  
  // all the operator overloaded -@^SiI:C  
} ; R+!2 j  
fjp>FVv3  
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。 {"{J*QH  
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: )#*c|.  
.=^h@C*   
template < typename Right > "lN<v=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :VLuI  
  { (T'inNbJe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mjs*Z{_F^  
} 3]} W  
66Hu<3X P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >|z=-hqPK  
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。 %$sWNn  
$I1p"6  
template < typename T >   struct picker_maker UK& E#i  
  { /!AdX0dx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b[RBp0]x  
} ; ]]d@jj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {' r(P&  
  { 8oA6'%.e  
typedef picker < T > result; =797;|B H  
} ;  -U*XA  
$T3/*xN  
下面总的结构就有了: Z|wZyt$$  
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。 UbQeN  
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。 WWE?U-o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zWjGGTP~3&  
至此链式操作完美实现。 RJtSHiM2  
DC/CUKE.d  
\DGm[/P  
七. 问题3 EidIi"sr  
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。 =4Ex' %%(U  
:B=`^>RK  
template < typename T1, typename T2 > fJ\Ys;l[j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DB>>U>H-  
  { n,Ux>L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); * ?KQ\ Y  
} t.knYO)  
[$H8?J   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =1+I<Ljk  
!7bC\ {  
template < typename T1, typename T2 > dm,bZHo  
struct result_2 d5zzQ]|L  
  { w_|WberU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q{ctHsQ(9  
} ; 7 ic]q,  
f#X`e'1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mX|AptND  
这个差事就留给了holder自己。 ]7xAL7x  
    \=5CNe  
:;??!V  
template < int Order > a`|/*{  
class holder; OpH9sBnA  
template <> W%1fm/ G0  
class holder < 1 > AKAAb~{  
  { jq =-Y  
public : IOmIkx&`GP  
template < typename T > 4>5%SzZT\3  
  struct result_1 -,5g cD  
  { x$s#';*  
  typedef T & result; r0S7e3xb  
} ; @H{$,\\  
template < typename T1, typename T2 > ]L_HnmD6  
  struct result_2 =20Q! wcu  
  { Rbr vY  
  typedef T1 & result; i [j`'.fj  
} ; b#XS.e/uf  
template < typename T > XU SfOf(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <F=j6U7   
  { b0KorUr  
  return (T & )r; EG9S? $  
} c\;} ov+  
template < typename T1, typename T2 > y>~Ke UC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /6S/a*`<X  
  { n+!.0d}6  
  return (T1 & )r1; _fa]2I  
} CZ&TUE|:DA  
} ; h+$_:](PC  
%F}`;>C3  
template <> ,:L}S03k  
class holder < 2 > N!Y'W)i16  
  { /pyKTZ|  
public : Y[x ^59  
template < typename T > crhck'?0  
  struct result_1 Zn9w1ev  
  { I1}{7-_t  
  typedef T & result; \XB71DUF  
} ; FG8bP  
template < typename T1, typename T2 > Bj]0Cz  
  struct result_2 ~ Q]B}qdm  
  { M#|TQa N  
  typedef T2 & result; p>!r[v'  
} ; a .] !  
template < typename T > Z;n}*^U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O-&n5  
  { B8TI 5mZ4  
  return (T & )r; iK.MC%8?  
} Dt +"E  
template < typename T1, typename T2 > kYR&t}jlCg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j+c)%  
  { PN.=])7T  
  return (T2 & )r2; W)9KYI9u  
} @u$oqjK  
} ; <B`=oO%o  
_nTjCN625  
e=F' O] 5  
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> >。 v4ueFEY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: liU=5 BL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MRJdQCBV  
 vb70~k  
return l(i, j) = r(i, j); Nq9(O#}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N[42al  
-}N{'S,Bp  
  return ( int & )i; s*!2oj  
  return ( int & )j; jf$t  
最后执行i = j; ".@SQgyb0  
可见,参数被正确的选择了。 g`&pQ%|=  
:V_$?S  
goHr# @  
T+~~w'v0  
0[hl&7 Ab@  
八. 中期总结 S`*al<m  
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: 'Lm.`U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $9l3 DJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hyTi':  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p jrA:;  
E|5gKp-wJ  
]#*@<T*[  
~ R*6w($  
GUcuD^Fe  
|Y])|`_'G  
九. 简化 2cmqtlW"  
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。 <"\K|2Sg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 APLu?wy7s5  
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: +ATN2 o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .:lzT"QXI  
  +-*/&|^等 D<rjxP  
2. 返回引用。 ]&9f:5',  
  =,各种复合赋值等 Z v~ A9bB  
3. 返回固定类型。 q,*IR*B:a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v =u|D$  
4. 原样返回。 C'=C^X%  
  operator, H?aB8=)  
5. 返回解引用的类型。 jn+0g:l  
  operator*(单目) "`3H0il;<  
6. 返回地址。 W"2\vo)  
  operator&(单目) ),~Ca'TU  
7. 下表访问返回类型。 z.jGVF4  
  operator[] kKjYMYT6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3Ys|M%N  
  operator<<和operator>> f5yd2wKy6  
FF/MTd}6qG  
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。 6?Ks H;L9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {2q   
CId`6W  
template < typename Left > C&;'Pw9H  
struct value_return F^a D!O ~  
  { 5Pr<%}[S^  
template < typename T > 9Qkww&VEk  
  struct result_1 JEP"2MN,  
  { fNK~z*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tok"-$`N  
} ; !?+3 jzG  
Lc.7:r  
template < typename T1, typename T2 > ~ h:^Q  
  struct result_2 ^< E,aCy  
  { "~+K`*0r8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '@:;oe@]  
} ; <<A@69"4n  
} ; JN8k x;@  
s0`uSQ2X  
IBuuZ.=j2h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oZ8SEC "]  
AG9U2x  
下面我们来剥离functor中的operator() BShZ)t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xQD#; 7  
G's/Q-'[\  
return l(t) op r(t) D~%cf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dnp^yqz*  
return op l(t) huQ1A0(no  
return op l(t1, t2) aI\VqOt]  
return l(t) op -I|yi'  
return l(t1, t2) op U}5uy9A  
return l(t)[r(t)] JZc5U}i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M.128J+xfS  
-S|L+">=Z  
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: mj,r@@k:=+  
单目: return f(l(t), r(t)); C )P N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?Rwn1.Z  
双目: return f(l(t)); \e=@h!p  
return f(l(t1, t2)); P_?1Rwm-45  
下面就是f的实现,以operator/为例 [lnN~#(Y  
T[7DJNdG6  
struct meta_divide Jz-f1mhQV  
  { J]~3{Mi  
template < typename T1, typename T2 > *U]f6Q<X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'WOW m$2  
  { 62zlO{ >rJ  
  return t1 / t2; dB/Ep c&   
} wJgM.V"yb  
} ; y=&)sq  
k9bU<  
这个工作可以让宏来做: >a0;|;hp  
FINM4<s)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7'o?'He-.2  
template < typename T1, typename T2 > \ w"sRK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y# lE  
以后可以直接用 #?-W.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #F9$"L1Hg  
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 *&U9npN  
(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。。。) T0SD|'  
Z$pR_dazU  
C qxP@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x##Iv|$  
ce;9UBkOg2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7O{\^Jz1  
class unary_op : public Rettype 8+!$k!=X  
  { ud.S, 8Sy  
    Left l; $b8>SSz  
public : \twlHj4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^6`R:SV4Gx  
;m&f Vp  
template < typename T >  dxU[>m;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dk.da&P  
      { G +YF  
      return FuncType::execute(l(t)); %TR->F  
    } 8"4`W~ 3  
d82IEhZ#  
    template < typename T1, typename T2 > ( {8Q=Gh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7i'vAOnw^  
      { d-  ]%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P "%/  
    } \/,SH?>4x  
} ; 6znm?s@~  
OrH&dY  
F-ZD6l9O  
同样还可以申明一个binary_op *Lufz-[1  
!.F\v .  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .*,Zh2eXU  
class binary_op : public Rettype 0W>O,%z&P#  
  { 8ZahpB  
    Left l; )pzXC  
Right r; U} g%`<  
public : kQ:2@SOm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !Q?4sAB  
> Euput\  
template < typename T > g_}@/5?y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QzS{2Y[OQ  
      { U?}Maf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6 HEl1FK{@  
    } 7/~"\nN:/  
fW\u*dMMZE  
    template < typename T1, typename T2 > {=(4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2R_k$kHl  
      { me9RnPe:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |, :(3Ml  
    } J^?O] |  
} ; `SU;TN0  
w"Z >F]YZ  
A^m hPBT_  
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 )dvOg'it  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jALo;PDJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) : Z.mM5  
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。  ^@ux  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ES+&e/G"ds  
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。。。 Pgo5&SQb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PJ_|=bn  
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) Vs"M Cqi  
下面是修改过的unary_op oL~Yrb%R  
,`wxXU7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -Wig k['v  
class unary_op >B9rr0d0  
  { <6`,)(dj  
Left l; ?@u &3/&  
  !]`]67lC  
public : 6 tzn% ?  
O8lOr(|l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Comu c  
i<T`]g  
template < typename T > eFx*lYjA  
  struct result_1 k{;:KW|  
  { 44]ae~@a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^a]i&o[c  
} ; U]P;X~$!  
vD*KJ3(c  
template < typename T1, typename T2 > [;b9'7j'  
  struct result_2 a#{a{>  
  { ;J _d%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J) (pGS@  
} ; B[*i}k%i  
qzG'Gz{{qu  
template < typename T1, typename T2 > :')<|(Zy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D?E5p.!A  
  { Wl,yznT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k82'gJ;MC=  
} n2QD*3i  
>SzTZ3!E  
template < typename T > '.bMkty#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const II2oV}7?  
  { ;S%wPXj&  
  return OpClass::execute(lt(t)); :r6 bw  
} >,y QG+  
c[YC}@l%a  
} ; X ak~He  
{Cd*y6lI  
LO2sP"9  
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 ffWvrY;j[  
好啦,现在才真正完美了。 $L&*0$[]Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: +yTL  
1-,l|K  
template < typename Right > WT0U)x( m5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O 8fh'6  
  { |ST&,a$(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =]"PSY7p  
} abF_i#  
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。 ;m\(fW*ii  
QOOBCNe  
9:m+mpL=9  
6tJM*{$$H  
|_A35"v  
十. bind 1wq 6E  
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。 -}>Q0d)  
先来分析一下一段例子 Z2ZS5a  
c2i^dNp_  
QTDI^ZeuF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @Wv*`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'E@D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $V+ze*ra  
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。 r9QNE>UG  
我们来写个简单的。 nqV7Db~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [`:\(( 8  
对于函数对象类的版本: <vAg\Tv:S  
m3,v&Z  
template < typename Func > Rk'pymap  
struct functor_trait Xh{EItk~oO  
  { c-3? D;  
typedef typename Func::result_type result_type; SAqX[c  
} ; BEY}mR]  
对于无参数函数的版本: )S5Q5"j&=f  
@hCGV'4  
template < typename Ret > M^bujGD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +XQS -=  
  { J"z8olV  
typedef Ret result_type; 3}sd%vCK  
} ; APF-*/K?  
对于单参数函数的版本: 1p tPey  
7y60-6r  
template < typename Ret, typename V1 > y)=Xo7j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D,R/abYZH  
  { ){,8}(|  
typedef Ret result_type; 0>AA-~=-  
} ; P!-9cd1 C,  
对于双参数函数的版本: 9iv!+(ni  
Vdjca:`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f6z[k_lLN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O/FQ'o1F  
  { KI# hII[Q.  
typedef Ret result_type; _|#)tWy}  
} ; 8J>s|MZ  
等等。。。 .<tb*6rX>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gz kf  
z,^baU  
template < typename Func > a|OX4  
struct func_return 9iGJYMWf  
  { }3QEclZr  
template < typename T > O6m}#?Ai/@  
  struct result_1 /Jo*O=Lpo  
  { h>fY'r)DAx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T]0qd^\4w  
} ; +.zriiF]i  
D V C};  
template < typename T1, typename T2 > uu'~[SZlL  
  struct result_2 9/0<Z_b2  
  { [5,#p$R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7q(RQQp  
} ; >y2gfD  
} ; O>}aK.H  
3Hr ZN+D  
&'i>5Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eM{+R^8  
{6RT&w  
template < typename Func, typename aPicker > &,bJ]J)8O  
class binder_1 Y68oBUd_E  
  { _O)~<Sk-*z  
Func fn; \QQw1c+  
aPicker pk; rBT#Cyl  
public : 0<fN<iR`  
meE&, {  
template < typename T > 3!#d&  
  struct result_1 6=iz@C7r  
  { f7\$rx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JZ9w!)U  
} ; wOn.m  
| tyVC=${  
template < typename T1, typename T2 > )]?sCNb  
  struct result_2 :6%wVy5  
  { 6 fL=2a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )%gi gQZ+  
} ; l(*`,-pv:  
{QI"WFdGx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >q "mI6F  
8L^5bJ  
template < typename T > AYfW}V"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g>cp;co9g  
  { COZ<^*=A#p  
  return fn(pk(t)); VMZ\9IwI  
} srLXwoN[  
template < typename T1, typename T2 > !0i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pxDkf|*   
  { WRe9ki=R  
  return fn(pk(t1, t2)); i]Njn k  
} XShi[7  
} ; 'S;INs2|->  
j]Kpwf<NS  
p(=}Qqdr8  
一目了然不是么? '1'De^%6W  
最后实现bind 5_!s\5  
*j6K QZ"  
0}$Zr*|;Y  
template < typename Func, typename aPicker > B<zoa=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OX-t#R`  
  { P{-j ^'y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o<cg9  
} 1DLAfsLlj  
Q8. =w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ])`w_y(>  
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。 6?i]oy^X]p  
KPHtD4  
十一. phoenix T+1:[bqK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =HapCmrx8  
`1 A,sXfa  
for_each(v.begin(), v.end(), <hkSbJF  
( >>bsr#aJ  
do_ ![1+=F !  
[ 'o}v{f  
  cout << _1 <<   " , " P|j|0o,8p  
] Cw$0XyO  
.while_( -- _1), vxE#6  
cout << var( " \n " ) `xv2,Z9<  
) UI2TW)^2  
); /o L& <e  
MD|T4PPz,}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z uFk}R"x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?TWve)U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *^ aEUp6&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OEi u,Y|@l  
] MP*5U>;  
4|U$ON?x  
template < typename Cond, typename Actor > N> 7sG(!'"  
class do_while @I"&k!e<2  
  { RG&t0%yj}  
Cond cd; WoV"&9y  
Actor act; Z=ZTSl   
public : pmwVVUEQ  
template < typename T > = -bGH   
  struct result_1 5}C.^J`  
  { qTZ\;[CrP"  
  typedef int result_type; amTeT o]Tg  
} ; A4uKE"WE  
j)nL!":O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @6lw_E_5  
NMs 8^O|0  
template < typename T > X8 $Y2?<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )fy-]Ky *  
  { ~ECIL7,  
  do kz_gR;"(Z  
    { _"%hcCMw  
  act(t); ThvgYv--B  
  } g ?.y7!m  
  while (cd(t)); 6b2Z}B  
  return   0 ; 'GI| t  
} ' kOkwGf!  
} ;  \OJam<hZ  
aP$it 6Z  
x{O) n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 57wHo[CJ  
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。 n!-]f.=P  
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。 >^6|^rc  
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。 <Hf3AB;#4  
下面就是产生这个functor的类: G{.[o6>  
Ct][B{  
jj&mRF0gCb  
template < typename Actor > I A%ZCdA;  
class do_while_actor hpc&s  
  { {^D; ($lm  
Actor act; z+Guu8  
public : 38 ] }+Bb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;Rlf[](iL  
Z;O!KsJ  
template < typename Cond > t[r 6jo7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sa[?B  
} ; Cag^$nj  
gvFJ~lL  
})+iAxR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  J8-K  
最后,是那个do_ sYhHh$mwA  
%[, R Q">v  
bf=!\L$  
class do_while_invoker Y\Z6u)  
  { `_k_}9Fr  
public : hg %iv%1B'  
template < typename Actor > 8J#xB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0&u=(;Dr\  
  { j8oX9 Yo0=  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;Fo7 -kK  
} Yy~xNj5OS  
} do_; ?W_8 X2(`  
S{RRlR6Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,.kmUd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w&@zJ[  
最后来说说怎么处理break和continue @SH[<c  
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。 &q&~&j'[  
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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