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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `PARZ|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rn-bfzoDS  
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, 7Yg1z%%U  
wa[L[mw  
=NY;#Jjn  
"}3sL#|z  
  class filler |[rn/  
  { *tv&=  
public : jG1(Oe;#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :A8r{`R'N  
} ; ZS.=GjK  
UV2W~g  
iDDJJ>F26  
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: ~|"Vl<9  
5qM$ahN3wH  
%2:UsI  
MnD}i&k[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c+ZOC8R  
q|ce7HnK  
Un]wP`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6 ) i-S<(  
 N}5  
)5@P|{FF  
b|_e):V|  
二. 战前分析 qU#A,%kcV  
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。 ?;RY/[IX6  
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 2q[pOT'k  
My>q%lF=fw  
S]@;`_?m{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ;Ci:d*  
  /* --------------------------------------------- */ sV#%U%un  
vector < int *> vp( 10 ); 7I ~O| Mw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2{j$1EdI@-  
/* --------------------------------------------- */ !\#Wq{p>W*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gs1yWnSv5  
/* --------------------------------------------- */ WHx #;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N5K(yY_T  
  /* --------------------------------------------- */ Lyc6nP;F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H|aFs.SEQ  
/* --------------------------------------------- */ rfonM~3?'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (wL$ h5SG  
JLm3qIC  
8(Az/@=n  
F%V|Aa  
看了之后,我们可以思考一些问题: s={>{,E  
1._1, _2是什么? T8m]f<  
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。 &vmk!wAs  
2._1 = 1是在做什么? y CHOg  
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(;yy{>8"  
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。 9<3(  QR  
,esEh5=Ir  
!BVCuuM>w  
三. 动工 .QP`Qn6(P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M.Q HE2  
2Rw<0.i|  
~2>Adp  
ovN3.0tAI  
template < typename T > #)}BY"C%  
class assignment 8Ze> hEG  
  { {*;8`+R&  
T value; ~ox}e(x y  
public : 5 Y&`ZJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} sq=EL+=j  
template < typename T2 > ~U w<e~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IiniaVuQ  
} ; B{\Y~>]Pj  
GDCp@%xW  
6)sKg{H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J,,V KA&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k(G6` dY  
.=YV  
`.;U)}Tn  
;uAh)|;S#  
  class holder @MibKj>o  
  { GI{EP&C  
public : 8\;, d  
template < typename T > !Fs$W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oC" [rn  
  { =ttD5 p  
  return assignment < T > (t); Y 22Ai  
} s:'>G;p  
} ; _f 2rz+  
F~=kMQO  
V^tD@N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: TAh'u|{u2  
#qVvh3#g  
  static holder _1; ;F1y!h67<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e,#w* |  
Up%XBA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D0 k ,8|  
而不用手动写一个函数对象。  I wj[ ^  
KRGj6g+  
~I N g9|  
RUr ~u  
四. 问题分析 ;e_us!Sn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Wj3i*x$  
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。 [&~x5l 8\C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \roJf&O }  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3US`6Y"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )j'Qi^;(D  
F ]X<q uuL  
五. 问题1:一致性 8Mtd}{Fw*  
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?| i<m) s$u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zdem}kBIe  
_b>z'4_'  
struct holder < - sr&  
  { r=.@APZB  
  // hwk] ;6[  
  template < typename T > +uF}mZ S^  
T &   operator ()( const T & r) const (soTkH:#  
  { ~c&sr5E  
  return (T & )r; ^%%Rf  
} =M:Po0?0E  
} ; 7]So=% q  
6|Dtx5 "r  
这样的话assignment也必须相应改动: A]Hz?i  
>l-u{([B  
template < typename Left, typename Right > O_s /BoB@  
class assignment 5fs,UH  
  { vD2(M1Q  
Left l; ]~$@x=p2e  
Right r; i+QVs_jW  
public : ga KZ4#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QNE/SSL  
template < typename T2 > c{`!$Z'k<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XU<owk  
} ; _3u3b/%J?  
4T52vM  
同时,holder的operator=也需要改动:  e4_A`j'  
,c&t#mu*0  
template < typename T > x_8sV?F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XRM/d5  
  { /qKor;x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sBWyUD  
} (e_p8[x  
B.?F^m@zS  
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。 w&#[g9G%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hG`@#9|f  
GLub5GrxR  
return l(rhs) = r; 1Q^u#m3  
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。 k 5% )  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &B :L9^  
L\#G#1x8  
template < typename Tp > l' Li!u  
class constant_t  3bd`q $  
  { |61ns6i!  
  const Tp t; 1fJ~Wp @1  
public : t~}c"|<t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,d!@5d&Zi  
template < typename T > ADxje%!1O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const irw5<l  
  { lZkJ<*z#  
  return t; ( +S-  
} c#u_%*  
} ; C_ ;nlG6  
|gk4X%o6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ":sp0(`h  
下面就可以修改holder的operator=了 k!z.6di  
B<myt79F_[  
template < typename T > TXd6o=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D@5h$ m5  
  { S,|ZCl>+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pi70^`@'B  
} 3KeY4b!h  
>^W6'Q$P<  
同时也要修改assignment的operator() (,mV6U%  
Wd+kjI\  
template < typename T2 > ?&qQOM~b-\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /EHO(d!<  
现在代码看起来就很一致了。 rT-.'aQ2t  
r.u\qPT&  
六. 问题2:链式操作 'b[O-6v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [SKDsJRPP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B`nI] _  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 u46Z}~xfb  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5Uhxl^c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A#Ga!a  
ME)='~E  
template < typename T > )_Hv9!U]e  
struct result_1 pP# _B  
  { Dbx zqd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R:'&>.AUw  
} ; ]m &Ss  
4y4r;[@U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;K4=fHl  
@qWClr{`  
template < typename T > 2A*,9S|Y  
struct   ref #PC*l\ )  
  { } nIYNeP?D  
typedef T & reference; -ciwIS9L  
} ; G^;]]Ji"  
template < typename T > DHhty qm  
struct   ref < T &> S,,Wb &A$  
  { W?N+7_%'  
typedef T & reference; fS8Pi,!  
} ; { /8s`m  
a~!7A ZT-O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4__HH~j?Q  
<Nloh+n=  
template < typename T > pp#!sRUKPV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ::GW  
  { KB~`3Wj|Z  
  return l(t) = r(t); KB^GC5L>  
} :YLYCVi|  
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。 wpNb/U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8MU7|9 Q  
39~WP$GM  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t82*rC IB{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n~jW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gH"a MEC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1x sJz^%V  
最后的布局是: ?}uvpB1}  
                Add ,#^2t_c/  
              /   \ m<;MOS  
            Divide   5 3 UQBIrQ  
            /   \ g<w1d{Td  
          _1     3 z>=;Xe8P8n  
似乎一切都解决了?不。 V.+a}J=Cw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 { q&`B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }`2+`w%uZ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :2b*E`+  
C(KV5c  
template < typename Right > fkk9&QB%(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pc+,iK>  
Right & rt) const _?$')P|  
  { D-m%eP.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HR  
} dry%aT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0G'v4Vj0'  
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。 @te}Asv  
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。 h-m0Ro?6  
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。 _jVJkg)]  
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。 'I[xZu/8yg  
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? F"tM?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: K|;L{[[yH  
(f* r  
template < class Action > "`pg+t&  
class picker : public Action !:_krLB<  
  { IpKI6[2{`f  
public : )Dcee@/7S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YR)^F|G  
  // all the operator overloaded ILHn~d IC  
} ; D{+D.4\  
{D]I[7f8Ev  
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。 20Rm|CNH?  
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: &k(tDP  
"/hLZl  
template < typename Right > dVJ9cJ9^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /pGx !  
  { 1@+&6UC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y}W*P#BDO  
} zHW&i~  
|g\CS4$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /sSif0I24  
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。 1u* (=!  
EYZ,GT-I  
template < typename T >   struct picker_maker E_xk8X~  
  { 1-G-p:|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CZCVC (/u  
} ; "(a}}q 9-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `ih#>i_ &  
  { a7]Z_Gk  
typedef picker < T > result; Hxj8cX UF|  
} ; A<[w'"  
N VDvd6  
下面总的结构就有了: gg Hl{cl)  
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。 s%N6^}N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 z+?48 }  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JNA_*3 '  
至此链式操作完美实现。 4DGKZh'm"  
+C4NhA2  
&{x`K4N  
七. 问题3 "N=q>jaX  
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。 ]mi)x6 3^  
=?hbi]  
template < typename T1, typename T2 > .R@euIva  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m&Y?]nbq  
  { {5T:7*J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wY7+E/  
} \=@4F^U7`  
9:Z|Z?>?  
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: )Mw 3ZE92  
 Z Mf,3  
template < typename T1, typename T2 > rT{ 2  
struct result_2 qh wl  
  { ~A>-tn}O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \&s$?r  
} ; M[&p[P@  
[]H0{a2{<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &$pA,Gjin\  
这个差事就留给了holder自己。 Z ^yn S  
    `6G:<wX  
/<IXCM.  
template < int Order > ${7s"IX  
class holder; p/jAr+XM  
template <> /.m}y$@GV  
class holder < 1 > *zDL 5 9  
  { EJ Ta~  
public : ]8XIw`:f  
template < typename T > 9OM&&Ue<E  
  struct result_1 lp]q%P  
  { atfK?VK#  
  typedef T & result; /_/Z/D!  
} ; z-h7v5i"  
template < typename T1, typename T2 > vg[zRWh8  
  struct result_2 KRj3??b  
  { vP/sG5$x  
  typedef T1 & result;  W o$UV  
} ; !%G;t$U=M  
template < typename T > M_F4I$V4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H~ =;yy  
  { Qkg([q4  
  return (T & )r; $s5D/60nO  
} [N*`3UZk"  
template < typename T1, typename T2 > BKW%/y"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lJBZ0  
  { Oat #%  
  return (T1 & )r1; E&|EokSyN  
} @S  Quc  
} ; 2v1dSdX,W  
qnU$Pd  
template <> AKKVd% P(  
class holder < 2 > m\J" P'=  
  { =&;}#A%m  
public : 'J#uD|9)  
template < typename T > q3Y49d  
  struct result_1 x!9bvQT  
  { PAy7b7m~B  
  typedef T & result; (:J U  
} ;  1O@ cev;  
template < typename T1, typename T2 > aW$))J)0  
  struct result_2 SCD;(I~4  
  { R~XNF/QMl  
  typedef T2 & result; +Ram%"Zwh  
} ; +P"u1q*+p  
template < typename T > Gjf1Ba  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZZF\;  
  { 0XrOOYmx  
  return (T & )r; %v1*D^))  
} }{ "RgT-qG  
template < typename T1, typename T2 > 29h_oNO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Uaz;<"j0  
  { A/*h[N+2!  
  return (T2 & )r2; AV["%$ :  
} <=!|U0YV  
} ; .[X"+i\  
&pLCN[a  
eq Wb>$  
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> >。 fm^)u"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `v$Bib)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I K Dh)Zm  
2/FH9T;e".  
return l(i, j) = r(i, j); %Z6\W; (n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q e;O Ox  
I'16-  
  return ( int & )i; -`e`U%n  
  return ( int & )j; >R8eAR$N  
最后执行i = j; FuZLE%gP  
可见,参数被正确的选择了。 JQWW's}  
`_H^k !^  
.FAuM~_99b  
t%>x}b"2T  
AZjj71UE  
八. 中期总结 N&+DhKw  
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: AA0zt N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e.^Y4(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vH9Gf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >iB-gj}>X  
)v?-[ oR  
}x}JzA+2  
/w*;|4~Bf  
Y=N; Bj  
H(Q|qckj  
九. 简化 ; +E@h=?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ty>g:#bogI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T~'9p`IW  
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: PyfOBse}r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O1K~]Nt  
  +-*/&|^等 j{a3AEmps  
2. 返回引用。 *Ad7GG1/u  
  =,各种复合赋值等 E$8 4c+  
3. 返回固定类型。 r=ds'n"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M.R] hI  
4. 原样返回。 (KxL*gB  
  operator, j;b<oQH  
5. 返回解引用的类型。 |K6hY-uC  
  operator*(单目) "ZyWU f  
6. 返回地址。 g$ oe00b  
  operator&(单目) RDu'N  
7. 下表访问返回类型。 F DCHB~D  
  operator[] &$</|F)y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ku}I; k |  
  operator<<和operator>> i\?P>:)  
N~An}QX|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8QGj:3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 35[8XD  
Wd_cNR\  
template < typename Left > %Sdzr!I7*  
struct value_return 1y5$  
  { ~|~j01#  
template < typename T > h8!;RN[  
  struct result_1 j\SW~}d9  
  { -f-2!1&<3h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NK@G0p~O  
} ; ?geEq'  
sR. ecs+  
template < typename T1, typename T2 > IlcFW  
  struct result_2 @pD']=d}t  
  { 5Y8/ZW~D0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4;ig5'U,  
} ; "HQH]?!k  
} ; '.wyfSH@  
oGLSk (T&I  
 ,JcQp=g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #)BdN  
L_rKVoKjt  
下面我们来剥离functor中的operator() [T.BK:  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  o2ndnIL  
Z<#beT6  
return l(t) op r(t) =R^V[zTn_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h,V#V1>Hu  
return op l(t) }hFjl4`xa  
return op l(t1, t2) f9FsZD  
return l(t) op /N ^%=G#  
return l(t1, t2) op 7n~BDqT  
return l(t)[r(t)] M9@#W"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #mX=Y>l  
{[4Y(l1  
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: -hP@L ++D  
单目: return f(l(t), r(t)); 8F<Qc*'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *s6MF{Ds  
双目: return f(l(t)); 1lNg} !)[K  
return f(l(t1, t2)); <L__;j1Wx  
下面就是f的实现,以operator/为例 mdOF0b%-]  
oWpy ^=D_  
struct meta_divide ,diV;d  
  { K`@GN T&  
template < typename T1, typename T2 > .O'gD.|^N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ` m`Sl[6  
  { Iy](?b  
  return t1 / t2; .JpYZ |  
} yVxR||e  
} ; v5t`?+e  
X!n-nms  
这个工作可以让宏来做: )^^r\  
|Js96>B:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dxkXt  k  
template < typename T1, typename T2 > \ &Sc}3UI/F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VPf*>ph=  
以后可以直接用  IjDG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  jK&kQ  
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 48n>[ FMSR  
(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。。。) P,O9On  
zk4yh%Cd_  
1GW=QbO 6  
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 XQk9 U  
t9PS5O ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z$,1Tk"O/s  
class unary_op : public Rettype r! 5C3  
  { cJm!3X  
    Left l; ];1z%.  
public : "_C^Bc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &K`[SX=  
fZXJPy;n  
template < typename T > u9>.x zYG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +6f5uMKUvs  
      { 3u7E?*{sH  
      return FuncType::execute(l(t)); -Tk~c1I#`  
    } a7q-*%+d5  
~]A';xH&  
    template < typename T1, typename T2 > '&3Sl?E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yaA9* k  
      { e9q/[xMi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FQ?H%UcW  
    } C>@~W(IE  
} ; &^4W+I{H  
E+"INX7  
i[^?24~ c  
同样还可以申明一个binary_op \x x<\8Qr_  
7 s5?^^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :%A1k2  
class binary_op : public Rettype *Yvfp{B  
  { .$4DK*  
    Left l; k KL^U  
Right r; d Z"bc]z{  
public : vUgLWd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~@bCSOIy  
`/]8C &u  
template < typename T > t3Q;1#Zf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f<WnPoV  
      { *=S\jek  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E] t:_v  
    } ^$_ifkkLz  
\Ul*Nsw  
    template < typename T1, typename T2 > kd'qYh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c1CP1 2  
      { %o#D"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S5v>WI^0h  
    } ui70|  
} ; BaiC;&(   
N!"GwH  
!U,qr0h  
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 cPI #XPM=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }PyAmh$@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ERGDo=j  
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。 Nf0b?jn-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *xU^e`P  
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。。。 zG@9-s* L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \(Zdd \,  
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) u;& `_=p  
下面是修改过的unary_op \E?1bc{\f  
XT~JP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k'%c|kx8U  
class unary_op 4VaUa8 D  
  { WqY:XE+?\  
Left l; 52l|  
  5&2=;?EO  
public : m]N 4.J  
>eAlz 4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $NG}YOP)@  
{ j&|Em]  
template < typename T > ( rZq0*  
  struct result_1 cKF02?)TX  
  { pR 1v^m|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  vxr3|2`  
} ;  wx o(  
y @Y@"y  
template < typename T1, typename T2 > x gaN0!  
  struct result_2 =#T6,[5  
  { 5 ;dg#hO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HQ@X"y n  
} ; <B$Lu4b@c  
Lkk'y})/  
template < typename T1, typename T2 > MZ+8wr/y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "H%TOk7l  
  { e d4T_O;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "Oh-`C  
} }Ss#0Gee  
}#EiL !Pv  
template < typename T > \RMYaI^+;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,UWO+B]  
  { xE;fM\7pu  
  return OpClass::execute(lt(t)); xC<OFpI\  
} JZu7Fb]L9  
vh?({A#>.E  
} ; ^"6xE nA]  
r1ctW#\~8  
jW2z3.w  
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 6n%^ U2H/-  
好啦,现在才真正完美了。 j*W]^uT,  
现在在picker里面就可以这么添加了: N[aK#o,  
UTi n0k  
template < typename Right > 7ou2SL}k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bi KpV? Dp  
  { cQgmRHZ]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zMtK_ccQ  
} wGnjuIR  
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。 8EbYk2j  
\e'>$8%T  
z6'zNM7M  
z56W5g2  
H -.3r  
十. bind s'~_pP  
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。 K.l?R#G`,F  
先来分析一下一段例子 2',t@<U  
mtmBL 2?  
6<]&T lS]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vhWj_\m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SGNi~o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vx!nC}f"k`  
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。 ET=q 1t8  
我们来写个简单的。 oPzt1Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b LL!iz?  
对于函数对象类的版本: 6],5X^*Y  
)_xM)mH  
template < typename Func > ']Y:f)i#  
struct functor_trait 3eI:$1"Q  
  { Uy_`=JZ  
typedef typename Func::result_type result_type; Am  kHVg  
} ; VD36ce9  
对于无参数函数的版本: bB)EJCPq>  
O_F<VV*MFQ  
template < typename Ret > ?>RJ8\Sj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P>4(+s  
  { a}jaxGy  
typedef Ret result_type; bG.aV#$FIg  
} ; ;K$E;ZhPN  
对于单参数函数的版本: r(cS{oni  
tTWYlbDFN  
template < typename Ret, typename V1 > .O1g'%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =x/]2+ s  
  { 4^AE;= Q  
typedef Ret result_type; & r\z9!   
} ; fKrOz! b  
对于双参数函数的版本: wG^{Jf&@$  
^>9M2O['!s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r<&d1fM;X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I!# 42~\  
  { .]v8W51Y  
typedef Ret result_type; !8l4H c8  
} ; #FuOTBNvB  
等等。。。 P}?,*'b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +(cs,?`\  
wk8XD(&  
template < typename Func > k*z)AR  
struct func_return LAMTf"a  
  { bE]2:~  
template < typename T > KS(s<ip|  
  struct result_1 5G\vV]RR&  
  { FE$)[w,m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gtCd#t'(V  
} ; mKxQ U0`  
8@b@y|#]X  
template < typename T1, typename T2 > J tYnBg?[E  
  struct result_2 s|EP/=9i  
  { oWx! 'K6]V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q'K=Ly+  
} ; )W*S6}A  
} ; T:na\y/{j  
JRU)AMMU&  
#1V vK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5OKbW!  
9O@ eJ$  
template < typename Func, typename aPicker > #G9S[J=xe  
class binder_1 kCN9`9XI{  
  { e7vPi QCc  
Func fn; -] J V  
aPicker pk; Pfi '+I`s  
public : BS+N   
LRB#|PW  
template < typename T > j>?c]h{-  
  struct result_1 SB eb}LZ  
  { M@8 <^CK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #p=/P{*  
} ; e-{k;V7b  
Zr oj-3-X~  
template < typename T1, typename T2 > q| gG{9  
  struct result_2 uWi+F)GS^K  
  { Z4E:Z}~''  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3}LTEsdM  
} ; }v@w(*)h:  
/Pi{Mv eZM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0[9A*  
J qjb@'i  
template < typename T > *PZNZ{|m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HAN#_B1.  
  { jk 9K>4W  
  return fn(pk(t)); oh#6>|  
} kQ{pFFO  
template < typename T1, typename T2 > 0P%(4t$pd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2hmV 1gj  
  { x*bM C&Ea  
  return fn(pk(t1, t2)); *>S\i7RET  
} Ay2Vz>{  
} ; p0'A\@|  
HtmJIH:  
).-B@&Eu%  
一目了然不是么? l_+s$c  
最后实现bind ]#R;%L  
DghX(rs_  
;f0+'W  
template < typename Func, typename aPicker > M<g>z6   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }MXZ  
  { F/&Z1G.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~~:i+-[  
} (ioi !p  
tC-(GDGy5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cKFzn+  
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。 C x$|7J=O  
h_x"/z&  
十一. phoenix 3vNoD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l"b78n  
]rC6fNhQ  
for_each(v.begin(), v.end(), gWgYZX  
( Uhb6{'+  
do_ & UL(r  
[ T4o}5sq}S  
  cout << _1 <<   " , " XSn^$$S  
] e!G I<  
.while_( -- _1), 1&Nk  
cout << var( " \n " ) r`B8Cik  
) Dr,{V6^  
); ryN/sjQC  
ZDcv-6C)B  
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: p24sWDf  
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 1th|n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @6}c\z@AxM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: { S4?L8  
osPX%k!yw  
|giK]Z  
template < typename Cond, typename Actor > 7GWPsaPn  
class do_while ~\:+y  
  { 5pE[}@-c9  
Cond cd; h^?[:XBeav  
Actor act; 2vu"PeU9  
public : GT<Y]Dk  
template < typename T > $PHKI B(  
  struct result_1 C&Ow*~  
  { K, ?M5n '  
  typedef int result_type; c i_XcG  
} ; (9fqUbG  
}4 P@`>e/`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iV(B0z  
mNWmp_c,1  
template < typename T > p,$1%/m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0[);v/@Ho  
  { i2)rDek3]T  
  do }g5h"N\$o  
    { G@ BrU q  
  act(t); M2%<4(UwI  
  } y<8)mw  
  while (cd(t)); (#X/sZQh  
  return   0 ; >2vl & (  
} <P(d%XEl  
} ; kIP~XV~  
Uj1^?d+b  
=JX.* MEB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N[){yaj  
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。 b4S7 Q"g  
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。 eIg ' !8h?  
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。 6./h0kD`  
下面就是产生这个functor的类: r-H~MisL  
Uk6Y6mU V  
'O \YL(j_e  
template < typename Actor > %Kd8ZNv  
class do_while_actor :-ax5,J>q  
  { \*v}IO>2})  
Actor act; o T5?*3f  
public : V.: a6>]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?K|PM <A  
T{{J' _s5L  
template < typename Cond > >p}d:t/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'nBJ[$2^  
} ; 4YXtl +G  
;)u}`4~L  
el;^cMY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Tf21K9+`L  
最后,是那个do_ m/cbRuPWgP  
xXp\U'Ad~~  
J<>z}L{  
class do_while_invoker 4/~8zvz&3  
  { s7D_fv4e  
public : _+wv3? c"  
template < typename Actor > 9Rb-QI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3@XCP-`  
  { 2:&8FdU  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ej F<lw  
} lk2F]@_kJH  
} do_; FOM~Uj  
J55K+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0A9x9l9Wd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s~IOc%3  
最后来说说怎么处理break和continue ` {k>I^Pg  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ~ AS2$  
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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