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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ze~^+ EE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _%?}e|epy  
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, yCwBZ/C  
Nv{r`J.  
Cb%?s  
oe=^CeW"  
  class filler 4. 7m*  
  { ypSW9n  
public : 1(CpTaa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Jlj=FA`  
} ; %oJ_,m_(  
CE=&ZHt9  
l&R~ I6^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: 5Q;Fwtm  
3P2H!r  
Gc^w,n[E  
Fo|6 PoSo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jeFX?]Q  
^i&sQQ( {  
a^ hDxeG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ODyK/Q3  
k1e0kxn  
"94e-Nx  
,B_Nz}\8  
二. 战前分析 {*RyT.J  
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。 &U^6N+l9  
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 0,a\vs%@X  
2MS1<VKZ@  
9tDo5 29  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Rf||(KC<  
  /* --------------------------------------------- */ 7s+3^'  
vector < int *> vp( 10 ); +&6R(7XC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hsr,a{B%$  
/* --------------------------------------------- */ LmE%`qNg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2Dgulx5kGZ  
/* --------------------------------------------- */ o?BcpWp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g <S&sYF5  
  /* --------------------------------------------- */ L  #c*)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1S/KT4  
/* --------------------------------------------- */ h; ?=:(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rtd&WkU rD  
Xxhzzm-B  
00X~/'!  
FH:^<^M  
看了之后,我们可以思考一些问题: UIPi<_Xa  
1._1, _2是什么? owM3Gz%?UA  
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。 wl|cipy"  
2._1 = 1是在做什么? A Ch!D>C1  
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。 9. :r;HG  
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。 G;#-CT  
BQmHYar  
? WyL|;b*  
三. 动工 wQ]!Y ?I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yxP(|  
n]c6nX:'  
wQ-pIi{G  
^NwXvp>7-  
template < typename T > Sqw:U|h\FS  
class assignment 2Hl0besm  
  { >={?H?C  
T value; s$Z zS2d  
public : I<yd=#:n  
assignment( const T & v) : value(v) {} `p0+j  
template < typename T2 > M*li;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /D2 cY>  
} ; *M6' GT1%c  
~IrrX,mp:  
ElLDSo@WvR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -]HPDN,OB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *-0tj~)>  
H <7r  
4&]Sb}  
`L n,qiA  
  class holder .h O ) R.  
  { /E8{:>2  
public : H&Jp,<\x  
template < typename T > 2 u:w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WxO2  
  { >#~!03  
  return assignment < T > (t); |-t>_+. J'  
} 1o5n1 A  
} ; h r9rI  
qbcaiU`-^"  
H809gm3(Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %N``EnF2  
I2"F2(>8K  
  static holder _1; ;>%@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )\oLUuL`;  
g+'=#NS}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^U1@ hq*u  
而不用手动写一个函数对象。 u~[=5r  
3 ,;;C(  
a ;@G  
]rk8Jsg  
四. 问题分析 W>[0u3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rZ[}vU/H`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zX=K2tH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .%Pt[VQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5MU-Eu|*>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dZ]['y%  
cPu<:<F[  
五. 问题1:一致性 0i%r+_E_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SbrKNADH%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NmbA~i  
vxN,oa{hf  
struct holder G!Gbg3:4e5  
  { P[Q3z$I}  
  // O>FE-0rW}e  
  template < typename T > S: b-+w|*  
T &   operator ()( const T & r) const <WPLjgtn3  
  { Ky:y1\K1^K  
  return (T & )r; =]Gw9sge@  
} *SP@`)\D  
} ; &:Mk^DH5  
[22>)1<(  
这样的话assignment也必须相应改动: _c:}i\8R  
G%Dhj)2}  
template < typename Left, typename Right > acG4u+[ ]  
class assignment V@%:y tDf  
  { s1"dd7&g'  
Left l; `?M?WaP  
Right r; p1}m_  
public : qukym3F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b"JJ3$D  
template < typename T2 > Wra$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Xu[(hT6  
} ; qhE1 7Hf  
^}VAH#c  
同时,holder的operator=也需要改动: ph5rS<  
J]m[0g7O_  
template < typename T > @cc4]>4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CRpMpPi@}  
  { ()cqax4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ON()2@Y4  
} gjbSB6[  
vZ0K1UTEXY  
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。 APR"%(xD#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hv4om+  
6$.I>8n  
return l(rhs) = r; (-e*xM m  
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。 tV'>9YVdG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  F0i`HO{  
A3su!I2S  
template < typename Tp > *PSUB{i(  
class constant_t _zuX6DO  
  { =eHoJq  
  const Tp t; }4dbS ;C<  
public : 8(jUCD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \7\7i-Vo  
template < typename T > 8? U!PW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4Y.o RB  
  { q2SlK8`QJ  
  return t; bxXNv^  
} s+omCr|H;A  
} ; 45 \W%8  
igGg[I1?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %k+G-oT5  
下面就可以修改holder的operator=了 W08rGY  
wR(>' ?  
template < typename T > eI@nskq#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <meQ  
  { <F%c"Rkh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t5M"M{V  
} 7]J7'!Iz  
$URL7hrhU  
同时也要修改assignment的operator() CW+]Jv]"  
Ow3t2G  
template < typename T2 > K5"8zF)*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &;x*uG  
现在代码看起来就很一致了。 kWZ@v+Mk3  
o1k X`Eu  
六. 问题2:链式操作 # s}&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :svKE.7{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Md5|j0#p  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =^5,ua6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {0Jpf[.f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J? 4E Hl  
^T< HD  
template < typename T > 2m8|0E|@  
struct result_1 j=U^+jAn  
  { 6eB2mcV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bd$``(b`v  
} ; j8cXv  
t(.jJ>|+*  
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: <aR sogu"P  
+U^H`\EUr  
template < typename T > V/dL-;W;  
struct   ref ^VOA69n>$  
  { -TT{4\%s  
typedef T & reference; 1Z_2s2`p  
} ; . l>.  
template < typename T > %p}xW V.  
struct   ref < T &> =cwdl7N&I  
  { ~:xR0dqx  
typedef T & reference; 25H=RTw  
} ; CU+H`-+"J  
86f8b{_e"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <t"KNKI  
.Y*jL&!  
template < typename T > PHh4ZFl]_I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PFSh_9. q  
  { jiGXFM2  
  return l(t) = r(t); gK_#R]  
} Ja[7/  
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。 =c34MY(#X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mJYG k_ua  
$MYAYj9r)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zEMZz$Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \T:*tgU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <KEVA?0>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #!>QXiyR  
最后的布局是: ?#obNQ"u]  
                Add OBEHUJ5  
              /   \ o @(.4+2m  
            Divide   5 m.b}A'GT  
            /   \ szw|`S>o  
          _1     3 ph~ d%/^jI  
似乎一切都解决了?不。 u$Ty|NBjn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  oHR@*2b  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #DkdFy %`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s*9lYk0  
mrGfu:r  
template < typename Right > >MLP mER  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D6vhW:t8?  
Right & rt) const ur| vh5  
  { 2SRmh!hr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r-'CB  
} Xwz'h;Ks_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QnH;+k ln  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0wpGIT!2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o56UlN  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 iu.$P-s  
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。 =jD9oMs  
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? 8k9q@FSln  
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: 0 ~^l*  
]uZaj?%J<  
template < class Action > Dk#4^`qp1  
class picker : public Action pdq5EUdS  
  { m;oCi }fL  
public : |rL#HG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ohlCuH 3  
  // all the operator overloaded QqCwyK0  
} ; Z1N=tL  
8o\KF(I  
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。 B.F~/PET  
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: YGsg0I't  
^EZ?wdL  
template < typename Right > mXJ`t5v^l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $l/w.z  
  { %Y-KjSs+l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )=Ens=>Z  
} C)(/NGf  
#p7_\+&5s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c-`izn]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |TQa=  
l % 0c{E~  
template < typename T >   struct picker_maker 0kxe5*-|  
  { !vGJ 7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _M)J{ {?:  
} ; /=gU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,c6c=di  
  { w1:%P36H  
typedef picker < T > result; #m6W7_  
} ; :)j& t>aP  
+BgUnu26  
下面总的结构就有了: 5{\;7(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 xW+ XN`77  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N/8_0]Gf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 txFcV  
至此链式操作完美实现。 }@<Ru  
L',7@W  
U`kO<ztk  
七. 问题3 gI{56Z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ur,{ZGm  
"Ax#x  
template < typename T1, typename T2 > p.RSH$]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wY{!gQ  
  { 6>F1!Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); miEf<<L#z  
} IiZXIG4H  
*zl-R*bM$  
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: <hB~|a<#  
G`R_kg9$  
template < typename T1, typename T2 > l *]nvd_  
struct result_2 U!i@XA%P  
  { $&KiN82,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^Kj xQO6y3  
} ; |l673FcJ  
F ,h}HlU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,'a[1RN  
这个差事就留给了holder自己。 2|D<0d#W  
    my*E7[  
, %$Cfu  
template < int Order > fk'DJf[M  
class holder; 9YVr9BM'K  
template <> 6UAw9 'X8  
class holder < 1 > K(heeZUt  
  { [5wU0~>'  
public : o>MB8[r  
template < typename T > '$y.`/$  
  struct result_1 m?]= =9  
  { '=1@,Skj-  
  typedef T & result; uYMH5Om+i  
} ; =aCd,4B}  
template < typename T1, typename T2 > )( W%Hmi  
  struct result_2 an,JV0  
  { bw*D!mm,  
  typedef T1 & result; ~'t+X  
} ; gM_MK8py  
template < typename T > :8l#jU `y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i?IV"*Ob1N  
  { mL3 Q  
  return (T & )r; f1X]zk(=W  
} U~_G *0  
template < typename T1, typename T2 > =e|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %40+si3c  
  { (&xIB F_6  
  return (T1 & )r1; tN-B`d 1  
} 7-2,|(Xg  
} ; &U{"dJr  
'aJm4W&j  
template <> wY_! s Qo  
class holder < 2 > }080=E  
  { *(j -jbA  
public : uV\~2#o$_  
template < typename T > f\c%G=y  
  struct result_1 b_GAK  
  { i$dF0.}Q  
  typedef T & result; Rq,Fp/  
} ; dZ"d`M>o6  
template < typename T1, typename T2 > DP=\FG"}x  
  struct result_2 $*vj7V_  
  { * vP:+]  
  typedef T2 & result; 0&2eiMKG?n  
} ; 0w ;#4X:m  
template < typename T > w02t9vz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _0!<iN L  
  { [J+]1hCZ|  
  return (T & )r; d1hXzJs  
} #b+>O+vx8  
template < typename T1, typename T2 > &d i=alvv1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g0 Jy:`M  
  { `!7QegJa"  
  return (T2 & )r2; oxJ#NGD  
} ^|lG9z%Foy  
} ; 6M X4h  
B+2Jea,N  
.MI 5?]_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 am# (ms  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W;ADc2#)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: nCPIpw,]M  
 q a}=p  
return l(i, j) = r(i, j); ~)%DiGW&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t0+D~F(g  
^ Mw=!n[  
  return ( int & )i; q-4#)EnW  
  return ( int & )j; T8\%+3e.  
最后执行i = j; # PZBh  
可见,参数被正确的选择了。 kYU!6t1  
x qLIs:*  
uoe>T:  
T[]kun  
mBWhC<kKs  
八. 中期总结 <7yn:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sZYTpZgW4L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ng+Ge5C9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VIg=| Oe),  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .p /VRlLU  
+e( (!  
} f+hB  
,7*-%05[\  
~R\U1XXyUY  
vp..>BMJ  
九. 简化  Wkc^?0p  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5 @61=Au  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hSfLNvK  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C^!ej"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E K#ib  
  +-*/&|^等 ^9xsbv B0  
2. 返回引用。 -[-Ry6G  
  =,各种复合赋值等 v m)'C C  
3. 返回固定类型。 Y~uqKb;A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v9+1[Y";  
4. 原样返回。 ~7"6Y ]  
  operator, ~#V1Gunq  
5. 返回解引用的类型。 BRGTCR  
  operator*(单目) 0q:g Dc6z  
6. 返回地址。 >W?7a:#,  
  operator&(单目) 9Qhk~^ngg  
7. 下表访问返回类型。 /S\y-M9  
  operator[]  =[G)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5"8R|NU:\0  
  operator<<和operator>> p:gM?2p1  
E!v^j=h$u  
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。 ]#Q'~X W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FAP1Bm  
hV>@qOl '  
template < typename Left > et0yS%7+?@  
struct value_return W(&9S[2  
  { rkC6 -9V  
template < typename T > P g1EE"N@  
  struct result_1 AC9#!# OGB  
  { {_5PN^J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DC8,ns]!y  
} ; >5}jM5$  
b=j]tb,  
template < typename T1, typename T2 > O.~@V(7ah  
  struct result_2 |? l6S  
  { SK_i 3?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _I}rQfPJ  
} ; xtP=/B/  
} ; 5Pu F]5  
)XAD#GYM  
t(F] -[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4*aNdh[t.  
@C fxPA  
下面我们来剥离functor中的operator() l\Or.I7n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t?R=a-ZI  
i&dMX:fRd  
return l(t) op r(t) %*wOJx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x#s=eeP1  
return op l(t) VIjsz42C  
return op l(t1, t2) 58 Rmq/6s  
return l(t) op W9ewj:4\0  
return l(t1, t2) op sCF7K=a  
return l(t)[r(t)] 6X.lncE@p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !rMl" Y[  
4$<-3IP,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  zOnQ656  
单目: return f(l(t), r(t)); Ug|o ($CY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C5jR||  
双目: return f(l(t)); )wwQv2E  
return f(l(t1, t2)); T c{]w?V  
下面就是f的实现,以operator/为例 =2=n   
Q9 * N/2+  
struct meta_divide :,^pLAt  
  { q$=EUB"C  
template < typename T1, typename T2 > >@o}l:*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (W l5F  
  { ,lly=OhKb  
  return t1 / t2; fC4 D#  
} @|^2 +K/  
} ; \Ow-o0  
bUp ,vc*  
这个工作可以让宏来做: (mJqI)m8  
VIxt;yE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sh_=dzM  
template < typename T1, typename T2 > \ ?"no~(EB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @Pc]qu  
以后可以直接用 =Xc[EUi<;g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U-#t&yjh#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O} !L;?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =*YK6  
K"sfN~@rT[  
n_n0Q}du  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hC.7Z]  
<E|K<}W#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bTn7$EG  
class unary_op : public Rettype _r}oYs%1  
  { Q\~4J1  
    Left l; AE)<ee%\\  
public : wOy1i/oj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZL`G<Mo;.  
$e|G#mMd-  
template < typename T > VT\o=3 _  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xi=qap=S^9  
      { O\ T  
      return FuncType::execute(l(t)); \"qXlTQ1_9  
    } $+<X 1  
jG0{>P#+  
    template < typename T1, typename T2 > +_?;%PKkuF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TIV1?S  
      { PZF>ia}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d{f3R8~Q.  
    } <)zh2UI  
} ; KZL5>E  
@$~ BU;kR  
FG~p _[K  
同样还可以申明一个binary_op 6$>m s6g%  
Hm+-gI3*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,XW6W&vR;  
class binary_op : public Rettype Lrr^obc  
  { 2k[i7Rl \c  
    Left l; 2FO.!m  
Right r; _1c'~;  
public : u!%]?MSc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I'o9.B8%#  
DsqsMlB{  
template < typename T > OxqbHe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aI|<t^X  
      { `OnN12`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SMQuJ_  
    } 56*}}B$?  
mj<(qZh  
    template < typename T1, typename T2 > ,{7wvXP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &{* [7Ad  
      { }Xs=x6Mj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HB\y [:E  
    } Xt /T0.I  
} ; K$Y!d"D  
H!&]Di1Eh  
TeQWrm s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e(BF=gesgp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {so"xoA^c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K/G|MT)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 m4ovppC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'oHtg @  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  KEsMes(*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E'$r#k:o  
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) #HB]qa  
下面是修改过的unary_op !l_ 1r$  
A75IG4]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -zHJ#  
class unary_op PF@<>NO+W  
  { lcvWx%/o@  
Left l; l{aXX[E&1  
  ;,Sl+)@h  
public : ?D\6CsNp(2  
VbK| VON[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }MrR svN  
S'V0c%'QQV  
template < typename T > DI**fywu[3  
  struct result_1 9wC q  
  { @y9_\mX!s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E<'3?(D9hL  
} ; A;w,m{9<  
'HkV_d[li  
template < typename T1, typename T2 > cy?u *  
  struct result_2 Revc :m1o  
  { rjQV;kX>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &~G>pvZ  
} ; \x)T_]Gcm  
zXvAW7  
template < typename T1, typename T2 > ;-@^G 3C:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w^NE`4 -  
  { `>'E4z]-_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -GCGxC2u  
} >&e|ins^N  
W:b8m Xx  
template < typename T > <;+&`R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Pby  d  
  { pb}QP  
  return OpClass::execute(lt(t)); e!ar:>T  
} n'1pNL:  
@1gX>!  
} ; U9IN#;W  
Cz Jze  
me$ 7\B;wy  
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 1'R]An BV  
好啦,现在才真正完美了。 P$N\o@  
现在在picker里面就可以这么添加了: RXb+"/   
%IW=[D6Tg  
template < typename Right > &voyEvX/S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U8?QyG 2A  
  {  B@A3T8'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PE|_V  
} d>)*!l2,C  
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。 9EK5#_L[=  
F.?^ko9d  
8{@|M l  
@ bPQhn#(g  
K]oFV   
十. bind n4Ry)O[.  
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。 gE0k|Z(RF  
先来分析一下一段例子 UOZ"#cQ  
g,7`emOX  
?^Q!=W<7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |jk"; h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bf-.SX~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yK_$6EtNKj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Nqk*3Q"f  
我们来写个简单的。 -k|r#^(G2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ; ob>$ _  
对于函数对象类的版本: VjBV2x  
PiMh]  0  
template < typename Func > #Fl "#g$  
struct functor_trait H@qA X  
  { b/Z=FS2T  
typedef typename Func::result_type result_type; t`o-HWfS.  
} ; xD,BlDV  
对于无参数函数的版本: "b8<C>wY  
z^T/kK3I  
template < typename Ret > :&HrOdz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "Up3W%]SB  
  { /z>G= kA  
typedef Ret result_type; ZC@ 33Q(  
} ; (2[tQ`~  
对于单参数函数的版本: 1CU-^ j  
r;g[<6`!S  
template < typename Ret, typename V1 > b\Y<1EV^[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z O5_n  
  { b<P9@h~:  
typedef Ret result_type; Q.>@w<[!L  
} ; <[@AMdS  
对于双参数函数的版本: )/1AF^ E  
>u ,Ac:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xqs{d&W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  ztKmB  
  { B+#!%J_  
typedef Ret result_type; mFw`LvH?*  
} ; z Xx HaM  
等等。。。 / Of*II&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PxNp'PZr9  
--4,6va`e  
template < typename Func > ?{NP3  
struct func_return "-88bF~  
  { I} m\(TS-"  
template < typename T > Z,^`R] 9  
  struct result_1 OS;qb:;  
  { _HW~sz|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; epI&R)]   
} ; HQw98/-_W  
_ [su?C  
template < typename T1, typename T2 > }><Vc ouJ[  
  struct result_2 Uoe;4ni  
  { ?& qMC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9fj3q>Un,  
} ; 7g8}]\i+  
} ; +F.{:  
VNBf2Va  
%nk]zf..  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1G$fU zS  
``$Dgj[  
template < typename Func, typename aPicker > E #q gt9  
class binder_1 8[\F*H  
  { Yj3j?.JJk  
Func fn; /'k4NXnW3  
aPicker pk; o@*eC L=  
public : v W=$C  
HX%lL }E  
template < typename T > F7P?*!dx  
  struct result_1 KX D&FDkF  
  { M3P\1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N4]QmRX/j  
} ; Fk=Sx<TX  
qM= $,s*  
template < typename T1, typename T2 > y (@j;Q3(r  
  struct result_2 ySAkj-< /P  
  { :FB-GNd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w.Cw)# N  
} ; qWX%[i%  
7iMBDkb7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hvqvggfi  
A#;6~f  
template < typename T > 2[!#Xf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hEUS&`K  
  { Z>hS&B  
  return fn(pk(t)); ZeM~13[  
} [d 30mVM  
template < typename T1, typename T2 > Sggha~E2s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KZrg4TEVi  
  { a,mG5bQ!  
  return fn(pk(t1, t2)); r&  
} .TZ0F xW  
} ; qaJ$0,]H+  
O&BNhuW2  
)45~YDS;t  
一目了然不是么? cHo@F!{o=  
最后实现bind @uA=v/>+  
O?\UPNb:K  
j11FEE<W  
template < typename Func, typename aPicker > mV!Ia-k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (5CdA1|  
  { :kU#5Aj gK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K/WnK:LU  
} X 4L"M%i  
K^32nQX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5i71@?q;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  PL"u^G`  
V /i~IG`h/  
十一. phoenix T:FaD V{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )/4eT\=  
a(.q=W  
for_each(v.begin(), v.end(), &[ oW"Q{  
( 1. A@5*Q  
do_ efzS]1Jpz  
[ hc7"0mVd{  
  cout << _1 <<   " , " X%(1C,C(  
] '`s\_Q)hG_  
.while_( -- _1), ul(pp+%S  
cout << var( " \n " ) 7`xeuK  
) Z4ekBdmCL  
); U$,-F**  
m[aBHA^g  
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: iA.:{^_)09  
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 YQ? "~[mL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ycD.X"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9 +1}8"~  
#*;G8yV  
EBQ,Ypv  
template < typename Cond, typename Actor > aI.5w9  
class do_while Z7]["  
  { M=rH*w{^  
Cond cd; <n4 ?wo  
Actor act; OQnb^fabY  
public : uuaoBf  
template < typename T > ?uAq goCl  
  struct result_1 A4K8DP  
  { y26?>.!  
  typedef int result_type; gn-@OmIs  
} ; hl} iw_e  
cQzUR^oq,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ] 6Y6q])Z  
x)+ q$FB  
template < typename T >  " fXs!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pk ?M~{S  
  { 4H9mKR  
  do i<\WRzVT  
    { #'y4UN  
  act(t); Dpb prT7_  
  } _ASyGmO{  
  while (cd(t)); .n\j<Kq  
  return   0 ; 6 uS;H]nd<  
} ,vDSY N6  
} ; /Fj*sS8  
8*x/NaH /\  
\Gl>$5np  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k,,Bf-?  
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。 Vq&}i~  
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。 * lo0T93B  
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。 #i;y[dQ  
下面就是产生这个functor的类: MSqW {  
U{,:-R  
4s@oj  
template < typename Actor > ptQCqQ1_d  
class do_while_actor #1)#W6 h\  
  { 4`Ib wg6"B  
Actor act; V=d~}PJ>  
public : ~'#yH#o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M o?y4X  
|=u }1G?  
template < typename Cond > 4e20\q_{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 50`=[l`V  
} ; zI7iZ"2a  
Um~DA  
BMdcW MYU\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 he! Uq%e  
最后,是那个do_ 'ZFbyt Q2  
<SKzCp\  
6DuA  
class do_while_invoker 'z9}I #  
  { dKpUw9C#/  
public : xLShMv}  
template < typename Actor > +\x}1bNS%j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $y_P14  
  { 2{|mL`$04<  
  return do_while_actor < Actor > (act); C2;Hugm4  
} Y3.^a5o  
} do_; jdf3XTw  
3D-VePM=`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &gdhq~4#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7Z< 2`&c7  
最后来说说怎么处理break和continue 2n3!p Z8  
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。 s}lp^Uh=  
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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