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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H5M#q6`H6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2 P}bG>M  
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, _z"o1`{w  
!,bPe5?Ql  
&]NZvqdj.]  
36A;!1  
  class filler Bc ^4 T1  
  { z`#_F}v,m/  
public : o)I/P<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Fd8hGj1  
} ; d*-Xuv  
=AkX4k  
x_:hii?6V  
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: WU\m^!`w=F  
F`& >NQb  
nCaLdj?  
5*j:K&R-.K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pVG>A&4  
W~dE  
c@OP5L>{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A ,<@m2  
O@,i1ha%  
3$_2weZxYn  
UR:n5V4  
二. 战前分析 ScJu_A f  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [W(Y3yyY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >\bPZf)tJ)  
[.3sE  
E fSMFPM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t)(v4^T  
  /* --------------------------------------------- */ zoXuFg  
vector < int *> vp( 10 ); t2.juoI(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r@|ZlM@O  
/* --------------------------------------------- */ JtmQzr0>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m+T2vi  
/* --------------------------------------------- */ ~@fanR =  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3- )kwy6L  
  /* --------------------------------------------- */ =t.F2'<[Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *vs~SzF$  
/* --------------------------------------------- */ "m>};.lj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t>oM%/H  
5f3!NeI  
a71}y;W  
2'dG7lLu4  
看了之后,我们可以思考一些问题: .~,^u  
1._1, _2是什么? =n)#!i  
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。 4 Q&mC"  
2._1 = 1是在做什么? P^;WB*V  
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。 f#c BQ~  
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。 u[J7Y  
p[gAZ9  
2K~tDNv7  
三. 动工 LOt#1Qv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U]mO7HK  
#VR`?n?,  
]E..43  
l~{T#Q  
template < typename T > qL~Pjr>cF  
class assignment /0!$p[cjm  
  { v/(__xN`B  
T value; Xr)g  
public : W7]mfy^  
assignment( const T & v) : value(v) {} =ZrjK=K  
template < typename T2 > 3]7ipwF2q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #PPsRKj3c  
} ; 98ayA$  
uTUa4 ^]*  
/Sh4pu"'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *fOIq88  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EyPy*_A  
i&5!9m`Cw  
9Mut p4#  
9XY|V<}  
  class holder roL]v\tr  
  {  ^ M8k  
public : 3XBp6`  
template < typename T > GMt)}Hz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 25w6KBTe;:  
  { Ic_tc  
  return assignment < T > (t); eKS:7:X  
} 1=- X<M75  
} ; ap{{(y&R  
tTE3H_   
X.:_"+I;  
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: w7Pe  
_i#@t7  
  static holder _1; B##C{^5A`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s+Cl  
n9wj[t1/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F BE @pd  
而不用手动写一个函数对象。 ?|gGsm+  
dUUPhk0  
|)*m[_1  
E^'C "6  
四. 问题分析 ^JiaR)#r  
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。 i"ck`6v"8  
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。 C-_w]2MM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J>/Ci\OB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OcLg3.:L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 upZYv~Sa  
/ *O u$  
五. 问题1:一致性 lxr@[VQ  
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?| #r-j.f}yx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8rnb  
AW]("pt  
struct holder \>w@=bq26  
  { EgkZ$ah  
  // Y^T-A}?`  
  template < typename T > s}z(|I rH  
T &   operator ()( const T & r) const B6^w{eXN  
  { %kaTQ"PB  
  return (T & )r; x Q@&W;  
} p]X!g  
} ; xuw//F  
<x.]OZgO  
这样的话assignment也必须相应改动: EXv\FUzo  
$#g#[ /  
template < typename Left, typename Right > qYQUr8{  
class assignment xF2f/y   
  { 0W!V V=j<}  
Left l; VGkW3Nt0  
Right r; Xd90n>4S  
public : >Lo6='G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7r:nMPX  
template < typename T2 > 6C@0[Q\ER  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }UJdE#4  
} ; }7f 1(#{7  
'Hcd&3a  
同时,holder的operator=也需要改动:  oaH+c9v  
!W(/Y9g#  
template < typename T > "E4i >g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \emT:Frb  
  { ;D %5 nnr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [)T$91 6I  
} :*^(OnIe  
i2`.#YJ&v  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )dUd`g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;+aDjO2(  
\xa36~hh40  
return l(rhs) = r; /zDSlj<c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YA1{-7'Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]JhDRJ\  
7%~VOB  
template < typename Tp > Q{(,/}kA-  
class constant_t '_Hb}'sFI  
  { b{9HooQ{  
  const Tp t; ORFr7a'K  
public : !>"INmz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f@,hO5h(_|  
template < typename T > +dPE!:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OsHkAI  
  { 3P=Eb!qtdD  
  return t; ba8-XA_~U  
} =1uj1.h  
} ; qHcY 2LV  
q? gQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;m M\, {Z  
下面就可以修改holder的operator=了 6+{nw}e8  
AVdd?Ew  
template < typename T > r5X BcG(2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c@"i?  
  { 7csl1|U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /3"e3{u y  
} 7,&3=R <  
z}Mb4{d1  
同时也要修改assignment的operator() '/ ]fZ|  
iZVT% A+q  
template < typename T2 > ;]8p:ME  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HY%6eUhj  
现在代码看起来就很一致了。 Bm2}\KOI  
xu\/]f)  
六. 问题2:链式操作 Kuzy&NI^w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4 G68WBT  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4 I]/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &<[]X@ bY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *N&^bF"SF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7lBQd(  
ttJ:[ R'  
template < typename T > -* -zU#2|  
struct result_1 ix_$Ok  
  { ;d'O.i=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?!Th-Cc&m  
} ; B'[3kJ'  
_4x[}e7KF  
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:  nd*!`P  
3GuMiht5  
template < typename T > ~[bMfkc3  
struct   ref [fJFH^&?hr  
  { ^ZViQ$a"h;  
typedef T & reference; `h%D\EKeB  
} ; HS|g   
template < typename T > MHzsxF|  
struct   ref < T &> hdNZ":1s  
  { V'BZ=.=  
typedef T & reference; p~{%f#V  
} ; .L 5T4)  
/%@RO^P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L"zgBB?K6  
8G^B%h]  
template < typename T > ~bm2_/RL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aDJjVD  
  { =S7C(;=4  
  return l(t) = r(t); &>^Ympr  
}  "%@=?X8  
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。 YH'.Yj2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QH? 2v  
nQ(:7PFa'  
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 ]NhWhJ:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d=u%"36y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vm%ux>}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +sq, !6#G  
最后的布局是: dUVTQ18F  
                Add )-Sl/ G  
              /   \ HFCFEamBMP  
            Divide   5 >j~70 ?  
            /   \ 4O,a`:d1$6  
          _1     3 g7q]Vj  
似乎一切都解决了?不。 w"Y55EURB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 VlXy&oZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Env}gCX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ta5iY }  
hI#M {cz  
template < typename Right > 3<Y;mA=hw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OG$iZiuf  
Right & rt) const i{RS/,h4  
  { n'(n4qH2#s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q X5#$-H@  
} _EBDv0s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?fX8WRdh  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 38S&7>0@|q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;;J98G|1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +?g,&NE  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 I6 Q_A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \$Qm2XKrK  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;,hoX6D$  
D`@U[`Sw  
template < class Action > rnr8t]  
class picker : public Action g \h7`-#t  
  { .T>}O0L"  
public : L|'ME| '  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vF\zZ<R/  
  // all the operator overloaded M|]1}8d?  
} ; H%gD[!^  
H ?:#Ui(p  
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。 8WQ%rN={8  
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: SJr:  
90v18k  
template < typename Right > IYC#H}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c&W.slE6  
  { c<x6_H6[8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vrDRSc6_  
} K1WoIv<Ym  
 -KiS6$-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uk/+ i`=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 DfFPGFv  
]>i0;R ME  
template < typename T >   struct picker_maker V1U[p3J-S  
  { p&27|1pZm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4V3 w$:,  
} ; 7C yLSZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !/Ps}.)A`  
  { LX&P]{q KS  
typedef picker < T > result; ^$ bhmJYT  
} ; T#f@8 -XUE  
LP_F"?4  
下面总的结构就有了: `3n*4Lz  
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。 G* 6<pp  
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。 SX,z J`"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LK5H~FK  
至此链式操作完美实现。 a];g  
QYGxr+D  
*s4!;2ZhsU  
七. 问题3 mf'1.{  
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。 Jjq%cA  
B+ sqEj-  
template < typename T1, typename T2 > <}1%">RA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7y7y<`)I5  
  { :_zKUv]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %lmRe(M  
} Oei2,3l,?  
( %!R  
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: m(P)oqwM  
?R}oXSVT  
template < typename T1, typename T2 > s~w+bwr  
struct result_2 rT)R*3  
  { hj1 jY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  8[OiG9b  
} ; ge8zh/`  
YR.'JF`C  
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? S7Fxb+{6D  
这个差事就留给了holder自己。 &3J#"9 _S  
    bb/MnhB  
A'EA!  
template < int Order > <`qo*__1  
class holder; .D`#a  
template <> o7seGw<$X  
class holder < 1 > ,;18:  
  { PBv43uIL  
public : w(-n1oSo  
template < typename T > $)~]4n=  
  struct result_1 uNg.y$>CX  
  { {jI/9  
  typedef T & result; 8< -Vkr  
} ; d:''qgz`  
template < typename T1, typename T2 > =1qkoc~  
  struct result_2 Uo ,3 lMr  
  { N!,l4!M\N  
  typedef T1 & result; Hyg?as>}u  
} ; 1gJ!!SHPo  
template < typename T > $z]l4Hj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +pm8;&  
  { 0%/(p?]M  
  return (T & )r; tPHiz%  
} STI3|}G*P  
template < typename T1, typename T2 > ) b8*>k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )^+$5OR\c  
  { 0oMMJ6"i   
  return (T1 & )r1; TW0^wSm  
} KK?~i[aL  
} ; 3R><AFMY?  
(" %yV_R  
template <> =3p h:t  
class holder < 2 > bJD"&h5  
  { ='j  
public : Z5=!R$4  
template < typename T > V'$ eun  
  struct result_1 4J1Q])G9  
  { ![V- e  
  typedef T & result; KWo)}m*6  
} ; HApP*1J^c  
template < typename T1, typename T2 > w[ngkLEA  
  struct result_2 5;l_-0=  
  { @C2<AmY9q*  
  typedef T2 & result; E \RU[  
} ; < ]nI)W(  
template < typename T > y=Hl~ev`9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ($TxVFNT  
  { z6qC6Ck|  
  return (T & )r; 2H#vA  
} /MC\ !,K  
template < typename T1, typename T2 > g:g>;" B O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I"1\R8 R  
  { q.7CPm+  
  return (T2 & )r2; ^ytd~iK8  
} $j/F7.S  
} ; ~0NZx8qG   
U DG _APf  
#C`!yU6(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 n_<]9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~gc)Ww0(Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {~"=6iyj  
}!LYV  
return l(i, j) = r(i, j); P,wJ@8lv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u$"5SGI6  
s"/8h#!zv  
  return ( int & )i; eD3F%wxz  
  return ( int & )j; A@] n"  
最后执行i = j; f2=s{0SX0  
可见,参数被正确的选择了。 M: 6 cma5  
L!Ro`6|7;  
D-.>Dw:  
O\w%E@9Fh  
(LjY<dQO  
八. 中期总结 u+'=EGl  
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: [F%\1xh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KlPH.R3MPO  
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~9gZ&hdp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /iK )tl|X  
SYL$ ?kl  
UnPSJ]VW  
"J9+~)e^!  
m8?(.BJ%  
KK+Mxoj,  
九. 简化 0-9&d(L1g  
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。 s$en5)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g`j%jQuY  
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: 2I7P}=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +*dJddz   
  +-*/&|^等 HUJ $e2[  
2. 返回引用。 T2d pn%I  
  =,各种复合赋值等 Qi%A/~  
3. 返回固定类型。 z 4-wvn<*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t^'1Ebg  
4. 原样返回。 Uu(W62  
  operator, D7%89qt  
5. 返回解引用的类型。 <3qbgn>}b  
  operator*(单目) ^\!p ;R  
6. 返回地址。 e:l 6;  
  operator&(单目) R3~&|>7/T  
7. 下表访问返回类型。 (F)zj<{f  
  operator[] ivm.ng[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A9#2.5  
  operator<<和operator>> t*x;{{jL#(  
%(E6ADB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +[F8>9o&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^c5(MR7LD  
k"Is.[I?^  
template < typename Left > g#AA.@/Z  
struct value_return 25(\'484>  
  { (xTHin$  
template < typename T > ZjcJYtD  
  struct result_1 MS b{ve_  
  { ^2=zp.)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x .q%O1  
} ; 3FdoADe{{  
ZG>OT@ GA  
template < typename T1, typename T2 > ^K"`k43{  
  struct result_2 WC4Il C  
  { d_`Ze.^   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W+#?3s[FV  
} ; CtfSfSAUuu  
} ; Qhr:d`@^]  
,QQ:o'I!  
N 8OPeY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fZZ!kea[  
kC+A7k6  
下面我们来剥离functor中的operator() p|((r?{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $5A XE;~{  
_:g V7>S?  
return l(t) op r(t) UYPBKf]A9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n33SWE(  
return op l(t) kO.rgW82  
return op l(t1, t2) &5a>5ZG}  
return l(t) op 3w@)/ujn  
return l(t1, t2) op S HvML  
return l(t)[r(t)] zx!1jS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i{8=;  
[bcqaT  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;?&;I!  
单目: return f(l(t), r(t)); 'W#<8eJo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l]ZUKy  
双目: return f(l(t)); 56 )B/0=  
return f(l(t1, t2)); iZ:-V8{  
下面就是f的实现,以operator/为例 QIw.`$H+  
aql*@8 )m  
struct meta_divide 1a' JNe$  
  { &Ls0!dWC  
template < typename T1, typename T2 > RI`A<*>w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }'{(rU  
  { |QY+vO7fxj  
  return t1 / t2; &M2x`  
} RBb@@k[v  
} ; saZ ;ixV  
Y7p#K<y]9  
这个工作可以让宏来做: 0I k@d'7  
s?2;u p*D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KyDBCCOv  
template < typename T1, typename T2 > \ xs:{%ki  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R0|X;3  
以后可以直接用 FYj3! H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *be+x RY  
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 ug{F?LW[  
(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。。。) )uaB^L1  
#Y:/^Q$_qS  
ZibODs=f;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #4Z$O(  
Vlf@T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 9 09O  
class unary_op : public Rettype  2AluH8X/  
  { t_N `e(V  
    Left l; g(`6cY[}  
public : i^> RjR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *qqFIp^  
NubD2  
template < typename T > <s:Xj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {tMD*?C[6  
      { ,^[s4 =3X?  
      return FuncType::execute(l(t)); uZ^i8;i  
    } lC2xl(#!  
D^u{zZy@e  
    template < typename T1, typename T2 > {kzM*!g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Glwpu-@X  
      { !F8 !]"*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lL^7x  
    } cnj_tC=zt  
} ; Gnw>%f1@u  
nGf@zJDb  
l>]M^=,&7  
同样还可以申明一个binary_op tY#^3ac  
xq{4i|d)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '=2t(@aC  
class binary_op : public Rettype U".-C`4v  
  { c;e ,)$)-|  
    Left l; ?BRL;(x  
Right r; (UM+?]Qwy  
public : #i,O "`4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v:>P;\]r9M  
8 2qe|XD4p  
template < typename T > f6#H@ X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p<jr&zVEc>  
      { UOu&sg*o2B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OU+*@2")t  
    } }lY-_y  
jHzy1P{?  
    template < typename T1, typename T2 > &qC>*X.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z/x1?{z  
      { 9D<HJ(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <uvshZ v  
    } E%e-R6gl  
} ; Q4x71*vy  
ovohl<o\  
zM'-2,  
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 Nh))U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XVfQscZe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Hke\W'&  
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。 b-Hn=e_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8ah]D  
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:IU +3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OTm`i>rB  
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) r3kI'I|bq  
下面是修改过的unary_op RoTT%c P_  
)t4C*+9<U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > phdN9<Z  
class unary_op \5Jv;gc\\  
  { u"%fz8v  
Left l; v\Hyu1;8  
  }pA4#{)  
public : twn@~$  
tFwlx3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *}J_STM  
w&{J9'~  
template < typename T > _=] FJhO  
  struct result_1 cMg /T.O  
  { q mB@kbt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :wZZ 1qa  
} ; liTr3T`,V  
I?"5i8E  
template < typename T1, typename T2 > 9V&LJhDQ  
  struct result_2 m ";gD[m  
  { ?]z ._I`E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UXP;'  
} ; 2KEww3.{  
5f5ZfK3<i  
template < typename T1, typename T2 > &<V~s/n=6?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4!jHZ<2 Z  
  { S%oGBY*Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v<wT`hiKW  
} R32d(2%5K  
z -D pLV  
template < typename T > dUZ&Ty^{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 55,-1tWs  
  { X&IY(CX  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q?@G>uz  
} >U)O@W)  
J[l K  
} ; N;HvB:c  
Ce:ds%  
<Va>5R_d<  
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 ( ~>Q2DS  
好啦,现在才真正完美了。 C#Jj;Gd  
现在在picker里面就可以这么添加了: %vXQ Sz  
K="+2]{I  
template < typename Right > NSq=_8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U~m.I  
  { zMKL: Um"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ei-OuDM;)  
} q4{tH  
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。 Fn,|J[sC  
;j=1 oW  
-+> am?  
u i1m+  
RHbwq]  
十. bind w.f [)  
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。 gL`SZr9  
先来分析一下一段例子 0^[6  
*$VurqLn  
6ZBD$1$A!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /`> P|J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $}$@)!-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vvxj{fxb)  
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。 4(82dmKO  
我们来写个简单的。 ny={V*m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R 28*  
对于函数对象类的版本: Mk[`HEO  
YqgW8 EM  
template < typename Func > 3iw9jhK!W  
struct functor_trait j&.BbcE45  
  { 7krA+/Qr(  
typedef typename Func::result_type result_type; d}_c (  
} ; 7 w,FA  
对于无参数函数的版本: L ]c9  
U5"OhI  
template < typename Ret > yxbTcZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?W_U{=anl  
  { @g~sgE}#  
typedef Ret result_type; aehMLl9cl  
} ; `'WLGQG  
对于单参数函数的版本: [<QWTMjR  
'Aj>+H<B  
template < typename Ret, typename V1 > 99K+7G\{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N&=2 /  
  { |U $-d^ZJ  
typedef Ret result_type; R:?vY!  
} ; `x)bw  
对于双参数函数的版本: |m- `, we  
g/p }r.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VWt'Kx"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i:ZA{hA`c  
  { Ah {pidUx  
typedef Ret result_type; ;4$C$r!t  
} ; b_ yXM  
等等。。。 Bq_P?Q+\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1o>R\g3  
8[;oUVb5  
template < typename Func > (B<AK4G  
struct func_return KTt$Pt/.  
  { P qLqF5`S  
template < typename T > B}+9U  
  struct result_1 uFZB8+  
  { nD\os[ 3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [dlH t;S  
} ; .N&}<T[  
_9|@nUD  
template < typename T1, typename T2 > G6{A[O[  
  struct result_2 RI3{>|*  
  { |wQZ~Ux:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ue<<Y"NR  
} ; P1stL,  
} ; F  t/ x 5  
s$x] fO  
}TJ|d=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -i5g 8t'  
CL :M>(  
template < typename Func, typename aPicker > Ag0_^  
class binder_1 8p{  
  { Gc z@ze  
Func fn; z/k~+-6O  
aPicker pk; NqE7[wH  
public : -Jo :+].  
Cnci%e o  
template < typename T > A5<Z&Y[  
  struct result_1  iLcadX  
  { ?0<INS~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OG7v'vmY  
} ; x*8f3^ wE  
E(kpK5h{  
template < typename T1, typename T2 > SoU'r]k1x  
  struct result_2 Pl& `&N;  
  { =v$s+`cP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y zW7;U S  
} ; "UGj4^1f  
."Ix#\|x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fhIj+/{_O  
XqS*;Zj0  
template < typename T > V,"iMo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !riMIl1  
  { f\_!N "HW  
  return fn(pk(t)); [j]J_S9jJ  
} ec4%Wk2  
template < typename T1, typename T2 > S{i@=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y<%.wM]-J  
  { m4SXH> o  
  return fn(pk(t1, t2)); :#:O(K1PW  
} I= h4s(  
} ; 0$ 9;p zr  
9'#.>Q>0=j  
C=aj&  
一目了然不是么? Nwl RPyt  
最后实现bind *R\/#Y|  
xT?}wF  
<C"N X  
template < typename Func, typename aPicker > ,x"yZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QC5f:BwM  
  { GHC?Tp   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (<R\  
} |5B,cB_  
FWpN:|X BS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4:eq{n  
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。 *tfDXQ^mN  
1;kG[z=A  
十一. phoenix &#PBww  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pY!dG-;  
N!Wq}#&l  
for_each(v.begin(), v.end(), N' $DE  
( v7<S F  
do_ 5*wApu{2A  
[ h9BD ^j  
  cout << _1 <<   " , " a;'E}b{`F  
] x #X#V\w=  
.while_( -- _1), .1}rzh}8  
cout << var( " \n " ) ]AZ\5C-J  
) M`+e'vdw  
); *JY`.t  
O})u'  
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: N~S[xS?  
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 0I>?_?~l6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /=YqjZTCq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B#k3"vk#  
g\\1C2jG  
mj~N]cxB  
template < typename Cond, typename Actor > Y = g>r]2  
class do_while Ih-3t*L  
  { &.  =}g]  
Cond cd; Z"n'/S:q  
Actor act; /pIb@:Y1?  
public : <qq'h  
template < typename T > UC+7-y,  
  struct result_1 VU`z|nBW@  
  { x<*IF,o  
  typedef int result_type; aEEz4,x_  
} ; uVq5fT`B  
k99gjL`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b1+hr(kMRM  
3$$5Mk(&  
template < typename T > "wF ?Hamz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \at-"[.  
  { o[6vxTH  
  do (o*e<y,}W  
    { vTMP&a'5L  
  act(t); 4kaE}uKU  
  } xOV A1p b,  
  while (cd(t)); dI_r:xN  
  return   0 ; W7TXI~7  
} $h,&b<-  
} ; }c35FM,  
Z[})40[M  
T@Ss&eGT2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VA=#0w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M2;%1^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Esz1uty  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2;%#C!TG;  
下面就是产生这个functor的类:  `CA G8D  
y|e2j&m  
rb *C-NutE  
template < typename Actor > dXhCyr%"6  
class do_while_actor @~$F;M=.*  
  { Z:UgozdC  
Actor act; b(|%Gbg@c  
public : 7wiK.99  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =`]|/<=9'U  
RRS~ xOg  
template < typename Cond > %\X P:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !cN?SGafZI  
} ; dysX  
DOF?(:8Y  
&Rt+LN0qB0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FE8+E\ U?  
最后,是那个do_ ){O1&|z-  
qE#&)  
qPXANx<^  
class do_while_invoker zdLVxL>87  
  { I;kf #nvao  
public : UM4 @H1  
template < typename Actor > .8T\Nr\~2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IwTr'}XIw  
  { gro7*<  
  return do_while_actor < Actor > (act); rPiiC/T.`  
} ~@[(N]=q  
} do_; '?{0z!!  
 /,1SE(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LKR==;qn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "xD}6(NL(r  
最后来说说怎么处理break和continue DL'd&;6  
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。 |`_ <@b  
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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