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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t&i4kS^y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $Wu|4]o>9  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, L2c\i  
A;k#8&;  
.u'MMe>^  
D&x.io  
  class filler y;%\ w-.\  
  { M/,lP  
public : NHcA6y$Cz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6~l+wu<$  
} ; -p"}K~lt:  
NiMsAI@j  
kQp*+ras  
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: )NK#}c~5  
x)pR^t7u8  
=y>CO:^G%  
\Xe{vlo>h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DyCkz"1S  
ktkS$  
T*g}^TEh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $Wjx$fD  
$rJgBN   
?Yx2q_KZk  
yMD3h$w3a  
二. 战前分析 CM6! 1 7  
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。 [{>3"XJ'  
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 ;U3K@_  
1p$*N  
=?_:h`}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gtIEpYN+  
  /* --------------------------------------------- */ sm{/S*3  
vector < int *> vp( 10 ); j'OXT<n*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); At'M? Q@v  
/* --------------------------------------------- */ $3g M P+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4|4 *rhwp  
/* --------------------------------------------- */ e jR_3K^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MEM(uBYKOb  
  /* --------------------------------------------- */ fCZ"0P3(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NZO86y/  
/* --------------------------------------------- */ ac6@E4 _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :9e4(7~ona  
("YWJJ'H  
1<cx!=w'  
 :YPi>L5  
看了之后,我们可以思考一些问题: }=JS d@`_  
1._1, _2是什么? A H=%6oT2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Xpv<v[a  
2._1 = 1是在做什么? -zWNQp$  
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。 $$SJLV  
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。 qO/3:-  
#*%?]B=  
7VskZbj\  
三. 动工 +_25E.>ml  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KdD~;Ap$  
138v{Z  
I_e7rE0 `  
M`7[hr  
template < typename T > ,Vl2U"   
class assignment )L7[;(gQ  
  { ,tDLpnB@;  
T value; [XH,~JZJj  
public : gvPHB+#A  
assignment( const T & v) : value(v) {} S(^YTb7  
template < typename T2 > &kn?=NW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eA{A3.f"Hz  
} ; 4"\x#  
5s;@;V  
C(UWir3mW?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  w%::~]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ThkCKM  
K:% MhH-  
auqN8_+=  
7HQL^Q  
  class holder 5!pNo*QK  
  { bSn={O"M  
public : :5'hd^Q  
template < typename T > n*i&o;5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T tnJ u*  
  { =T#hd7O`V  
  return assignment < T > (t); K4H27SH  
} C~?p85  
} ; s];0-65)  
_00}O+GLM4  
[mNum3e  
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: wkx#WC  
$at\aJ  
  static holder _1; CIsX$W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z [l+{  
c}|} o^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .3jijc j  
而不用手动写一个函数对象。 e@]m@  
&y7=tEV  
.mg0L\  
P)XR9&o':  
四. 问题分析 9G"4w`P  
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。 :4x6dYNU  
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。 VKfpk^rU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L@jpid95  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mM2I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZoYllk   
w~+\Mfz  
五. 问题1:一致性 MmU`i ,z  
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?| WnU2.:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qrjSG%i~J7  
eD3\>Y.z  
struct holder C3N1t  
  { MiKq|  
  // M= |is*t  
  template < typename T > `c|H^*RC  
T &   operator ()( const T & r) const m5a'Vs  
  { B*E"yB\NV  
  return (T & )r;  >|gXE>  
} 8r:T&)v  
} ; wDSwcNS  
v-^<,|vm2f  
这样的话assignment也必须相应改动: GMkni'pV  
?R4u>AHS@  
template < typename Left, typename Right > ,\1Rf.  
class assignment @HnahD  
  { osmCwM4O  
Left l; '66nqJb*  
Right r; pHye8v4fvi  
public : Cs,Cb2[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  _VM}]A  
template < typename T2 > XbeT x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h,-i\8gq  
} ; #Ye0*`  
pIug$Ke_%  
同时,holder的operator=也需要改动: H;@0L}Nu+}  
gNZ"Kr o6  
template < typename T > aIr"!. 4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Sn 7 h$  
  { 1{RA\CF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %KN2iNq  
} <g\:By^  
( Rp5g}b  
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。 j9w{=( MV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +W$uHQq  
,1-idpnX  
return l(rhs) = r; x9 t %  
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。 p%X.$0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,`'A"]"  
wlh%{l  
template < typename Tp > Eh|6{LDn!  
class constant_t 0r[a$p>`  
  { V\Y, 4&bI  
  const Tp t; UF\k0oLz  
public : EM1HwapD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V?>&9D"m  
template < typename T > /QCg E ~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FPZ@6  
  { @at*E%T[  
  return t; "(~fl<;  
} OwgPgrV  
} ; D vN0h(?  
paYS< 8In  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G9#3 |B-?  
下面就可以修改holder的operator=了 vXSA_" 0t  
E@l@f  
template < typename T > 2#CN:b]+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s0h0Ep ED  
  { xc05GJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %,@e- &>  
} m(5LXH Jnv  
ae2I,Qt%  
同时也要修改assignment的operator() e5lJ)_o  
U[q39FR  
template < typename T2 > :xO43z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T :^OW5d  
现在代码看起来就很一致了。 VP?Q$?a  
U+(qfa5(  
六. 问题2:链式操作 &N3a`Ua  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y 1Wb/ d  
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。 \q^ dhY>)  
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。 4(Y-TFaf  
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。 uKJo5%>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EpCNp FQT<  
=%u=ma;  
template < typename T > CSwB+yN  
struct result_1 naeppBo  
  { X 3XTB*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yM(ezb  
} ; x[BA <UNO  
M0)ZJti  
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: Fa </  
OU^I/TU  
template < typename T > O`PQ4Q*F  
struct   ref #"H<k(-Cz  
  { %RzkP}1>E  
typedef T & reference; ;7JyL|2  
} ; us<dw@P7{  
template < typename T > Y9%zo~]-W'  
struct   ref < T &> |="Y3}a  
  { (9] =;)  
typedef T & reference; $%ztP Ta  
} ; B < HD  
"CFU$~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b `cH.v  
Iu;VFa  
template < typename T > z~1S/,Ca  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a", 8N"'  
  { |OZ>5  
  return l(t) = r(t); mVK^gJ3  
} P8ns @VV  
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。 `V*$pHo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JiXN"s^mcb  
&s\/Uq  
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 q^QLNKOH"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (8~Hr?1B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  xG'F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y>r^ MQ  
最后的布局是: + eZn  
                Add JxRn)D  
              /   \ sd*NY  
            Divide   5 jT-tsQ .,  
            /   \ i^4i]+  
          _1     3 6HpiG`  
似乎一切都解决了?不。 : D !/.0  
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。 F7=&CW 0  
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。 k4"O} jQO  
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: FuFICF7+C  
Rp}Sm,w(  
template < typename Right > Q[aBxy (  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .[6T7fdi  
Right & rt) const COH>B1W@  
  { |4` ;G(ta  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =feVT2*  
} 'm/`= QX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RNcnE1=  
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。 f4|ir3oy  
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。 mP_c-qD |  
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。 /BM{tH  
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。 F/df!I~  
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? o'YK\L!p  
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: quq!Jswn  
8ROZ]Xh,x  
template < class Action > <sjz_::V8R  
class picker : public Action =Zaw>p*H  
  { 0!1cHB/c  
public : ;PMy9H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &>}f\ch/  
  // all the operator overloaded ovvg"/>L  
} ; 7X.B  
] ; B`'Ia  
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。 M-C>I;a  
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: #ePtfRzJ  
zZPXI&,  
template < typename Right > AUr~b3< 6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^F|/\i   
  { ]"\sd"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cs^'g'  
} w?R#ly  
aR%E"P-6l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ | (Tg  
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。 "^VPe[lA  
(<Kf  
template < typename T >   struct picker_maker q]P$NeEiZ"  
  { }>'1Qg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E*}1_,q)  
} ; l9{.~]V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |vh{Kb@  
  { ;n/04z  
typedef picker < T > result; Ve[&_(fP  
} ; 6>Is-/hsy  
9aY}+hgb#  
下面总的结构就有了: 'L veCi_  
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。 f;,^ ]mw  
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。 tE:6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L#u!T)!zW  
至此链式操作完美实现。 m Wh   
aByd,uSe)_  
9Pdol!  
七. 问题3 ;0O>$|kg  
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。 Q::_i"?c  
_Xfn  
template < typename T1, typename T2 > JZoH -  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $HFimU,V=0  
  { B>e},!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?&@a{-  
} '2S?4Z  
>s>{+6e  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Uc]sWcR  
x I(X+d``  
template < typename T1, typename T2 > Y;>D"C..  
struct result_2 PO]c&}/  
  { o/I`L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *|3G"B{w6  
} ; dZ,~yV  
tP|ox]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? - D^v:aC  
这个差事就留给了holder自己。 %j;mDR9 5  
    K,f- w2!  
SG-Xgr@  
template < int Order > h`V#)Q  
class holder; RhSoD.Da  
template <> [?Vk wFD0  
class holder < 1 > =_vW7-H  
  { M}N[> ,2'  
public : 3;wOA4ur  
template < typename T > bA(-7l?  
  struct result_1 Q=F4ZrNqD  
  { ^wb$wtL('  
  typedef T & result; Q>l5:2lq  
} ; lQf38u||  
template < typename T1, typename T2 > n4DKLAl  
  struct result_2 ITBa ^P  
  { ?;CMsO*q  
  typedef T1 & result; M1e79p<  
} ; ZKoISuM  
template < typename T > O|Y~^:ny  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bx ru7E"  
  { Cg];UB}k  
  return (T & )r; nT/Az g  
} vptBDfzz  
template < typename T1, typename T2 > _"S1>s)X?j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fO 6Jug  
  { \@GKVssw  
  return (T1 & )r1; W=!di3IA  
} l]Q<BV  
} ; u=PYm+q{  
3mLtnRX[m  
template <> ]}>uvl^l  
class holder < 2 > {7LNQGiJ  
  { :Wd@Qy?;  
public : 5HW'nhE  
template < typename T > g6 6SCr}  
  struct result_1 U$=#yg2 :  
  { P] qL&_  
  typedef T & result; \CZD.2p#&  
} ; #;F*rJ[XY  
template < typename T1, typename T2 > Q <2 `ek  
  struct result_2 *QP+p,L*  
  { jLF,R7t  
  typedef T2 & result; mD go@ f  
} ; E}8wnrxf  
template < typename T > {9<c*0l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +L|-W9"@3  
  { %p8#pt\$7  
  return (T & )r; w)xfP^M#  
} m53~Ysq<  
template < typename T1, typename T2 > d9.~W5^fC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m-MfFEZ  
  { "aJf W  
  return (T2 & )r2; Q;0 g  
} 3\0,>L9ET@  
} ; }BJR/r  
D;+sStZK3  
+$ 0wBU  
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> >。 4LkW`Sbm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zL/r V<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (Kb_/  
ECr}7R%  
return l(i, j) = r(i, j); -^&NwLEv=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HAdDr!/`  
V~"-\@  
  return ( int & )i; }^zsN`  
  return ( int & )j; U\x $@J  
最后执行i = j; 6QG"~>v7'(  
可见,参数被正确的选择了。 4-JyK%m,0  
W9/HM!  
gfly?)VnF  
c, FZ{O@  
0artR~*}  
八. 中期总结 g& ?{^4t]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l$g \t]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =a!_H=+4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \<W/Z.}/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F6gU9=F1<  
'QC'*Hl  
H_d^Xk QZ  
Rh#QPYPq  
M992XXd  
)h`8</#m{  
九. 简化 MWJ}  
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。 e^yfoE<7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b&2 N7%  
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: _Z_R\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w,eW?b  
  +-*/&|^等 Y>SpV_H%  
2. 返回引用。 w5* Z\t5  
  =,各种复合赋值等 7,"y!\  
3. 返回固定类型。 lAJ P X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jAak,[~;  
4. 原样返回。 *IWWD\U  
  operator, 1w'W)x  
5. 返回解引用的类型。 FqXE6^  
  operator*(单目) W=\45BJ  
6. 返回地址。 T$*#q('1"}  
  operator&(单目) 0t2n7Y?N  
7. 下表访问返回类型。 ^50\c$  
  operator[] AS/z1M_U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g<g$c<sm  
  operator<<和operator>> =+w!fy  
- `{T?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }j;G`mV2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aI_[h v  
"2z&9`VIY  
template < typename Left > a7n`(}?Y  
struct value_return 7[ZoUWx  
  { n.OsmCRN;  
template < typename T > 9NeHN@D)  
  struct result_1 Y@ X>ejk"  
  { )LTX.Kg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V)A7q9Bum  
} ; xv~Sk2Z+d  
rr]-$]Q  
template < typename T1, typename T2 > qFN`pe,  
  struct result_2 8,-U`.  
  { K@tELYb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -S7i':  
} ; O'h f8w  
} ; dF$&fo%  
;e0-FF+  
& X#6jTh+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r7-H`%.  
}h1y^fuGi  
下面我们来剥离functor中的operator() -8:/My  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q!70D)O$  
W#kd[Wi  
return l(t) op r(t) @]7s`?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $g_|U:,  
return op l(t) 6G7+&g`  
return op l(t1, t2) sq{=TB{  
return l(t) op WOi+y   
return l(t1, t2) op }U|0F#0$  
return l(t)[r(t)] T'!p{Fbg;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HutQx  
4Q:r83#  
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: sGG q~7  
单目: return f(l(t), r(t)); Cs2kbG_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1>L8EImx]V  
双目: return f(l(t)); Dg*'n  
return f(l(t1, t2)); QY c/f"9  
下面就是f的实现,以operator/为例 W:hTRq  
2`J#)f|  
struct meta_divide lUd4`r"  
  { [*1:?mD$  
template < typename T1, typename T2 > M)3'\x :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `#4q7v~>oe  
  { VUC_|=?dL  
  return t1 / t2; /sr. MT  
} Yf_/c*t\5  
} ; -J>f,zA  
d)GR]^=r  
这个工作可以让宏来做: o_a'<7\#i  
%E[ $np>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8ib e#jlg  
template < typename T1, typename T2 > \ |? rO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g%okYH?  
以后可以直接用 Pq1j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ml6}47n  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /0b7"Kr  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N ;Cs? C  
+/ ?oyC+Z  
(-xVW#39  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 iy|;xBI,  
`NfwW:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JA% y{Wb  
class unary_op : public Rettype duc\/S'  
  { q);oO\<  
    Left l; 0{/'[o7  
public : Wr`<bLq1vs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `+i/rc1.  
: -$TD('F  
template < typename T > a:KL{e[   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zEh&@{u?  
      { `aSbGMz  
      return FuncType::execute(l(t)); b^A7R{G7  
    } q8MyEoc:n  
\+Y5b}  
    template < typename T1, typename T2 > ^UBzX;|p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~:*V'/2k  
      { #vc!SI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M zF,is  
    } 3zv0Nwb,  
} ; *;T'=u_lR  
&5*t*tI  
B<ZCuVWH:  
同样还可以申明一个binary_op D;z!C ys  
9{0%M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c3WF!~1r  
class binary_op : public Rettype i!eY"|o  
  { / 2MhP=,  
    Left l; WBR# Ux  
Right r; "n{JH9sA:  
public : l!": s:/'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -`$J& YU  
}!"Cvu  
template < typename T > (dh9aR_a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # )s +I2  
      { 2fXwJG'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8! /ue.T  
    } Zzmo7kFx3  
7!;zkou  
    template < typename T1, typename T2 > V P(JV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Kpv fyL{  
      { 2InM(p7j~K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *+(eH#_2/  
    } .g94|P  
} ; _#we1m  
-s\R2_(  
[E/. r{S  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 eN`G2eE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v1/Y0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /#SH`ZK  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1GPBqF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "LH3ZPD  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 r.c:QY$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~du U& \  
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) -j1]H"-  
下面是修改过的unary_op *?A!`JpJn  
nZM]EWn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u95D0S  
class unary_op qpzyl~g:C  
  { M!X^2  
Left l; *;Cpz[N  
  3J8M0W   
public : /. H(&  
uMRzUK`QK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5W=Jn?y2  
m -0EcA/  
template < typename T > P6({wx  
  struct result_1 7~;)N$d\  
  { xrI9t?QaCb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d%K{JkD-  
} ; ca5;Z@t$S  
]f}(i D  
template < typename T1, typename T2 > X~/-,oV=A  
  struct result_2 qyh]v[  
  { Z$%!H7w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nzF2Waa-  
} ; \f=kQbM  
=5:S"WNj  
template < typename T1, typename T2 > f8G<5_!K_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "'/+}xM"5  
  { aj=-^iGG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BkY#wJ'  
} ab#z&jg!  
BB_(!omq[  
template < typename T > jy_4W!4a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C0 /G1\  
  { ='@ k>Ka+  
  return OpClass::execute(lt(t)); rq1zvuUx  
} oFT1d  
DyA1zwp}  
} ; p*Yx1er1  
4n1 g@A=y  
t;u)_C,bmP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N8=-=]0G  
好啦,现在才真正完美了。 aOQT-C[ O  
现在在picker里面就可以这么添加了: keStK8  
f1?%p)C  
template < typename Right > 8VuLL<\|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0k4XVd+Nv  
  { [k&7h,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w,_LC)9  
} O[z6W.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }:QoYNq  
>/NegJh'F}  
.~TI%&#  
NG23  
W|(<z'S  
十. bind D&pX0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *SlWA)9 Y  
先来分析一下一段例子 D-O{/  
ZI8@ 6L\  
/!y;h-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5=}CZYWB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (f~}5O<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hZ.](rD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  kKY,&Fn-  
我们来写个简单的。 LabI5+g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F8M};&=*1r  
对于函数对象类的版本: EMdU4YnE"  
qT&zg@m  
template < typename Func > oel?we6  
struct functor_trait wD W/?lT&  
  { <q Q@OUI   
typedef typename Func::result_type result_type; E>O@Bv  
} ; de[NIDA;`  
对于无参数函数的版本: 0-57_";%Q  
zQUNvPYM  
template < typename Ret > P"Z1K5>2L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ePxAZg$ `>  
  { *)oBE{6D  
typedef Ret result_type; `B,R+==G:  
} ; sGpAaGY>  
对于单参数函数的版本: fzAkUvo  
G>jC+0nkry  
template < typename Ret, typename V1 > /gex0 w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O7 yj<  
  { r=p^~tuyxr  
typedef Ret result_type; AJ3Byb=.  
} ; cIK4sOTJ&  
对于双参数函数的版本: kV8qpw}K  
e AaS }g 0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NLUO{'uUW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t**d{P+  
  { 1u(n[<WtT_  
typedef Ret result_type; {Z Ld_VGW  
} ; IGab~`c-[  
等等。。。 DJqJ6z:'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zsR5"Vi=  
MmFtG-  
template < typename Func > #&?}h)Jr'  
struct func_return 4r86@^c*  
  { _'^_9u G  
template < typename T > g_?Q3  
  struct result_1 Vs Z7 n~e  
  { qv4r !x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <AP.m4N) _  
} ; i9`-a/  
$Il  
template < typename T1, typename T2 > }wI +e Mr  
  struct result_2 $ub0$S/Hu  
  { D G&aFmC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a=vH:D  
} ; WGyPyG#Fl  
} ; Dd-a*6|x  
Uv~|Xj4.  
}([}A`@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BWB}bq  
%c%`< y<~L  
template < typename Func, typename aPicker > ZCMH?>  
class binder_1 8 @RJ>  
  { r`RLDN!`  
Func fn; .RyuWh!5  
aPicker pk; 1=`VaS  
public : :h!'\9   
NW*#./WdF8  
template < typename T > =)*Z rD  
  struct result_1 Y^;izM}  
  { z\?<j%e!t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rfzzMV  
} ; 02,.UqCz  
hF`<I.z}  
template < typename T1, typename T2 > 'tU\~3k  
  struct result_2 | h+vdE8  
  { c\O2|'JzE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e<FMeg7n  
} ; Z`zLrXPD)  
4X+I2CD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]\k& l ['  
<'7s3  
template < typename T > j *;.>akY7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ! CJ*zZ*  
  {  3UKd=YsJ  
  return fn(pk(t)); Q}a(vlZ  
} Z%=A[` 5]  
template < typename T1, typename T2 > 1KR4Wq@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <(V~eo e  
  { kLpq{GUv:  
  return fn(pk(t1, t2)); PSX o"   
} nV`W0r(f'  
} ; y9=<q%Kc-  
K8_\U0 K  
e ~cg  (.  
一目了然不是么? |x>5T}  
最后实现bind ,|,kU0xXz  
^L8:..+:  
`U>2H4P  
template < typename Func, typename aPicker > (v? rZv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B7'yc`)H  
  { Q&"oh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BMV\@Sg  
} |sP0z !)b  
6BM$u v4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S1m5z,G  
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。 #EB Rc4>,  
D(&WEmm\B  
十一. phoenix F~bDg tN3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Kc#1H|'2N  
`R-?+76?  
for_each(v.begin(), v.end(), b*{UO  
( $j v"$0Fc  
do_ %Nob B  
[ WN#2<XjG  
  cout << _1 <<   " , " ta PqRsvu  
] vb`aV<MhH  
.while_( -- _1), Q~P|=*  
cout << var( " \n " ) GhjqStjS&l  
) {K?e6-N(z  
); >J)4e~9EJ2  
'iDkAmvD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vL^ +X`.td  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y=[{:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Kxz|0l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~ t N/  
BglbQ'6p  
{y%@1q%"  
template < typename Cond, typename Actor > 5@I/+D  
class do_while "}H2dn2n  
  { a0Fq$  
Cond cd; -%{+\x2  
Actor act; peOoZdJd  
public : 5P 5Tgk  
template < typename T > cR*~JwC:  
  struct result_1 *~b~y7C  
  { {MDM=;WP_  
  typedef int result_type; ]#G1 ]U  
} ; 0[N1SY\lj  
LB}J7yEQvj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [ q[2\F?CE  
,Tk53 "  
template < typename T > zqZ/z>Gf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NmF8BmIj  
  { .f>7a;V?}  
  do {eQijW2Z3  
    { lQm7`+  
  act(t); |+>U91!  
  } ?|!m  
  while (cd(t)); JRj{Q 1J  
  return   0 ; :hR^?{9Z4>  
} R|wS*xd,  
} ; xj3{Ke`6  
FT J{  
t}OzF cyqN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). && PZ;  
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。 7  `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。 ]v]:8>N  
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。 W ,v0~  
下面就是产生这个functor的类: wqJl[~O$  
pEX Q  
1&9w]\Ae7l  
template < typename Actor > P.1Z@HC  
class do_while_actor V-X Ty iv  
  { pqju@FD *  
Actor act; D>Rlm,U  
public : ,^eOwWV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U%;E:|  
A* Pz-z>z  
template < typename Cond > D*sL&Rt][Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EV-# E  
} ; Bqb`WX[<`  
'R42N3|F  
zvdIwV&oT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S1C#5=  
最后,是那个do_ "I{Lcn~!@  
i<=2 L?[.I  
6KD-nr{S  
class do_while_invoker z92Xc  
  { >!tfvM2X{  
public : I#7H)^us  
template < typename Actor > D-x*RRkpp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ra:UnA  
  { vmo!  
  return do_while_actor < Actor > (act); Vh]=sd<F  
} mC?}:W M@  
} do_; 1|:;~9n<t  
uX&h~qE/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2^:iU{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SxcE@WM  
最后来说说怎么处理break和continue Rz6kwh=q  
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。 -@B6$XWL  
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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