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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 01mu6)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M(C">L]8  
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, HyzSHI  
-Lq+FTezE  
T1Py6Q,-  
9Q9{>d#"  
  class filler _# {*I(l  
  { ~R|9|k  
public : Tt: (l/1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2;Z 0pPR&  
} ; r?DCR\Jq  
'l'3&.{Yfk  
:ts3_-cr  
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: O\<zQ2m  
)BJkHED{  
6:8s,a3&[k  
GN_L"|#)=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FAM{p=t]HT  
Au2?f~#Fv  
qx#M6\L!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YrL(4 Nt8  
UBL{3s^"  
Z1fY' f  
()aCE^C  
二. 战前分析 U`6|K$@  
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。 O:0{vu9AQ  
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 bSe\d~{  
w+6P x#  
}.g5zy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B?B OAH  
  /* --------------------------------------------- */ ^SpQtW118  
vector < int *> vp( 10 ); 3jZGO9ttnS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {~9zuNi  
/* --------------------------------------------- */ $NR[U+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :)lS9<Y}  
/* --------------------------------------------- */ 3wfcGQn|sD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6xDk3   
  /* --------------------------------------------- */ 1'f_C<.0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |:C0_`M9  
/* --------------------------------------------- */ s)WA9PiC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~\am%r>  
v? ."`,e  
V0^{Ss1M  
C+' -TLeu  
看了之后,我们可以思考一些问题: %Yu~56c-  
1._1, _2是什么? (7qlp*8.s  
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。 nXn@|J&z~U  
2._1 = 1是在做什么? 3(oMASf  
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。 AFi_P\X  
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。 J$6WUz:?  
d92Z;FWb  
eKOEOm+  
三. 动工 uF<34  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [)V~U?  
nT?+^Ruc  
2OoANiX  
L(|K{vHh]  
template < typename T > 1Le8W)J  
class assignment gnH {_  
  { VzXVy)d  
T value; 4FzTf7h^  
public : Ue \A ,  
assignment( const T & v) : value(v) {} JtO}i{A  
template < typename T2 > },d^y:m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K~d'*J-  
} ; XYvj3+  
anSZWQ  
__b4dv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $1ovT8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E n7~wKF  
;+DEU0|pe  
^`!+7!  
(9`dLw5  
  class holder deAV:c  
  { }W^@mi  
public : C`r:jA<LC,  
template < typename T > kSV(T'#x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  _".h(  
  { {ENd]@N*  
  return assignment < T > (t); :#g.%&  
} fNLO%\G~2  
} ; Z7bJ<TpZ  
?wHhBh-Q  
85!]N F  
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: 7RDmvWd-'?  
H{n:R *  
  static holder _1; rQl9SUs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d0B`5#4  
Stw g[K0<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R[zN?  
而不用手动写一个函数对象。 ueJ^Q,-t  
Ug+ K:YUq  
cD]H~D}M  
DY#195H  
四. 问题分析 F'|K>!H  
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。 }Hb0@ b_  
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。 /)kJ iV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +\ftSm>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c1E{J <pZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B:X%k/{  
S"*k#ao  
五. 问题1:一致性 j1`<+YT<#  
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?| `^Ll@Cx"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &wlD`0v  
G2N0'R "  
struct holder 8 SU0q9X.  
  { 0uD3a-J  
  // 'Y @yW3K  
  template < typename T > S(CkA\[rz  
T &   operator ()( const T & r) const SZXSVz0j  
  { 6:wk=#w  
  return (T & )r; rmggP(  
} 2pmj*Y3"8  
} ; K&&T:'=/  
3ibQbk  
这样的话assignment也必须相应改动: {X<g93  
j5DCc,s  
template < typename Left, typename Right > C7F\Y1Wj  
class assignment OCu_v%G 0  
  { T;3qE1c  
Left l; FS 5iUH+5  
Right r; =~JVU  
public : iDcTO}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %Mj,\J!  
template < typename T2 > aAe`o2Xs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <.Zh{"$qo  
} ; OK v2..8  
J-/w{T8:  
同时,holder的operator=也需要改动: 9{4oz<U  
8x- 19#  
template < typename T > /fUdb=!Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cWo>DuW&  
  { Rd HCbk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Iu P~Vt{m  
} ?{aC-3VAT  
uDND o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mKu,7nMvF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -BP10-V  
~ Rk.x +  
return l(rhs) = r; 0R? @JC  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 h!uyTgq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y=|p}>.}  
%\HE1d5;  
template < typename Tp > fZpi+I  
class constant_t J:"@S%gy%  
  { <[n:Ij  
  const Tp t; 05{}@tW-  
public : =v^#MU{k?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3 1c*^ZE.  
template < typename T > U2?R&c;b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [-[59 H[6)  
  { C) R hld  
  return t; y;CX )!8  
} pYzop4  
} ; dhA~Yu  
2]?=\_T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =PY{Elf  
下面就可以修改holder的operator=了 T16gq-h'  
;_SSR8uHv  
template < typename T > \"$P :Uv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p?#T^{Quz~  
  { ECA<%'$?E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cH*")oD  
} @. $- ^-  
&xB*Shp,B  
同时也要修改assignment的operator() w>cqsTq  
Wcc4/:`Hu  
template < typename T2 > [uGsF0#e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D'u7"^=  
现在代码看起来就很一致了。 l0^cdl-  
,vmn{gz  
六. 问题2:链式操作 )bih>>H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qD*y60~]zz  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 .-iW T4Dn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [/q Bvuun  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 sQA_6]`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AB\Ya4O"9  
L,.~VNy-  
template < typename T > jZ-s6r2=  
struct result_1 q/zU'7%@  
  { *]HnFP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ms5?^kS2O  
} ;  s&pnB  
9s_^?q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: tqpO3  
@Q,Q"c2  
template < typename T > O!nS3%De  
struct   ref `XH0S`B  
  { s !?uLSEdb  
typedef T & reference; L(C`<iE&3  
} ; 66F?exr  
template < typename T > @%x2d1FS  
struct   ref < T &> :,JjN&  
  { V'{\g|)  
typedef T & reference; UA*VqK)Y  
} ; ,DE>:ARZ  
Jn=;gtD- *  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R 39_!  
XfE9QA[  
template < typename T > R+NiIoa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ws|`E `6O  
  { P #! N  
  return l(t) = r(t); gZ^Qt.6Z  
} h_#=f(.'j  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 u#EcR}=]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XEA5A.uc  
cQhr{W,Un  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v]{UH {6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =MQ/z#:-P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .\_RavW23  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T4wk$R L  
最后的布局是: `K5*Fjx  
                Add % Q6 za'25  
              /   \ ?[Y(JO#  
            Divide   5 m=l'9j"D  
            /   \ M\4` S&  
          _1     3 @~$"&B  
似乎一切都解决了?不。 pml33^*<U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 g=4^u*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Gu~*ZKyJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sq`Xz 8u  
V($V8P/  
template < typename Right > KWY_eY_|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "."(<c/3  
Right & rt) const 0)Ephsw  
  { !Nx1I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SC~k4&xy  
} \fTQNF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T8A(W  
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。 3:nBl?G<  
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。 %\<b{x# G  
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。 kd^H}k  
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。 B ktRA  
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? SdYf^@%}F  
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: =${.*,o  
Qh&Qsyo%  
template < class Action > _|GbU1Hz  
class picker : public Action [ -$ Do  
  { WuU wd#e  
public : uRko[W(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1`7zYW&L  
  // all the operator overloaded "QdK Md  
} ; Z,#H\1v3lB  
cp(qaa  
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。 \PE;R.v_:  
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: HCN/|z1Xq  
*z VN6wG{  
template < typename Right > Ll|_Wd.K,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `?Q p>t  
  { (|^m9v0:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b&F9<XLqq  
} CfU|]<  
0mSP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  .fl r  
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。 O,B\|pd2  
9 5mf  
template < typename T >   struct picker_maker j-ej7  
  { acl<dY6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DD$> 3`  
} ; W\kli';jyC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y,nmPX?]n  
  { "9s_[e  
typedef picker < T > result; V_SH90@)+  
} ; z/{X{+Z  
\nZB@u;S  
下面总的结构就有了: 12n:)yQy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 n6% `  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 uAPVR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :82h GU  
至此链式操作完美实现。 2 DW @}[G  
v3-' G gM  
E7A!,A&>  
七. 问题3 m]2xOR_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 GkJcd;  
3^y(@XFt  
template < typename T1, typename T2 > z l r !   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k3#'g'>yh  
  { 0ae8Xm3J@R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q>%n&;:  
} [ /o'l:  
q ;'f3Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5X!-Hj  
kMQ /9~  
template < typename T1, typename T2 > yc](  
struct result_2 yQ2=d5'V`  
  { &j 4pC$Dj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )Zr9 `3[  
} ; *V6| FU  
'{d@Gc6.  
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? B'}?cG]  
这个差事就留给了holder自己。 p)IL(_X)  
    y>a?<*Y+e  
FRd"F$U  
template < int Order > ^AP8T8v  
class holder; X .t4;  
template <> q?(] Y*  
class holder < 1 > Yb+A{`  
  { OT{"C"%5t  
public : *1dDs^D#|  
template < typename T > D!&(#Vl _  
  struct result_1 P"vrYom  
  { 3xChik{  
  typedef T & result; =j,WQ66r3  
} ; F[jE#M=k  
template < typename T1, typename T2 > ,L/x\_28  
  struct result_2 |u&cN-}C d  
  { P"w\hF  
  typedef T1 & result; |H5.2P&9-5  
} ; I/f\m}}ba  
template < typename T > V"4Z9Qg}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E8# >k  
  { H -kX-7C  
  return (T & )r; $`F9e5}G  
} UPh#YV 0/,  
template < typename T1, typename T2 > &N7ji  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?"d$SK"6Z  
  { IP62|~Ap  
  return (T1 & )r1; YQ+hQ:4-  
} q\Y4vWg  
} ; m^_=^z+  
x)::^'74  
template <> g@`i7qN  
class holder < 2 > c5YPV"X  
  { Q7s@,c!m_  
public : Zzlf1#26\  
template < typename T > Zl9@E;|=  
  struct result_1 gF)9a_R%p  
  { x|6]+?l@6  
  typedef T & result; -R`{]7V  
} ; YFO{i-*q  
template < typename T1, typename T2 > YT\@fgBt  
  struct result_2 g$nS6w|5H  
  { x;/LOa{LR  
  typedef T2 & result; ?E([Nc0T  
} ; P\jGyS j  
template < typename T > ]O@$}B];)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qLN\%}69/  
  { A]z*#+Sl  
  return (T & )r; 7>E.0DP  
} K;?D^n.  
template < typename T1, typename T2 > P-@MLIC{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .Bm%  
  { [xMa^A>p  
  return (T2 & )r2; g*Y, .  
} y?$DDD  
} ; '0+*  
0t <nH%N}^  
$83B10OQ&L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `AJ[g>py^|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b^1QyX^?:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: eVXXn)>  
F-yY(b]$  
return l(i, j) = r(i, j); ^#/FkEt7bp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %MHb  
U&5* >fd=  
  return ( int & )i; P6:C/B  
  return ( int & )j; /).{h'^Hq\  
最后执行i = j; R?{+&r.X  
可见,参数被正确的选择了。 F/>_PH57  
Wl j&_~  
.JhQxXj  
_P;D.>?  
[,zq  
八. 中期总结 4U}qrN~=  
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: "/W[gP[y%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3N7H7(IR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %q{q.(M#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d1 j9{  
2QfN.<[-  
drq3=2  
]R__$fl`8  
Z~5) )5Ye;  
xUo6~9s7  
九. 简化 k:@DK9 "^  
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。 +a1x;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Cm}2>eH  
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: OmYVJt_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ks '>?Dw  
  +-*/&|^等 (Fv tL*  
2. 返回引用。 xs$$fPAQ  
  =,各种复合赋值等 n<I{x^!  
3. 返回固定类型。 rwm^{Qa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IPiV_c-l  
4. 原样返回。 sibYJKOy  
  operator, {28|LwmL  
5. 返回解引用的类型。 $XBK_ 5  
  operator*(单目) zG!nqSDG  
6. 返回地址。 dAo;y.3  
  operator&(单目) Rj8%% G-pt  
7. 下表访问返回类型。 P]_d;\ !"v  
  operator[] WjV15\,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K2   
  operator<<和operator>> ]MbPivM  
I=Y>z ^4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (i1JRn-f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vvoxK0  
/ HTY>b  
template < typename Left > GD W@/oQr  
struct value_return 'rQ"Dc1D  
  { A'WR!*Yt  
template < typename T > .g*j]!_]  
  struct result_1 7N.b-}$(  
  { >DqF>w.1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IK~&`n](>  
} ; [6/ QUD8  
N.F5)04  
template < typename T1, typename T2 > JKfG/z|  
  struct result_2 F L0uY0K  
  { yV30x9i!2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8)i""OD@I  
} ; g?C;b>4  
} ; bF)G+IH  
!3ggQG!e  
d[ N1zQW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~%TWF+  
nla6QlFYn*  
下面我们来剥离functor中的operator() [}RoZB&I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .6B\fr.za  
<g4}7l8  
return l(t) op r(t) .R9Z$Kbq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e|~MJu+1  
return op l(t) XR5KJl  
return op l(t1, t2) Xlo7enzY  
return l(t) op wb-yAQ8  
return l(t1, t2) op 7*/{m K)  
return l(t)[r(t)] 5=dL`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B@,9Cx564  
<=uYfi3,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D28`?B9 (  
单目: return f(l(t), r(t)); 8% @| /  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OMGggg  
双目: return f(l(t)); : Mf"   
return f(l(t1, t2)); a QH6akH  
下面就是f的实现,以operator/为例 gr=h!'m  
%x)b Z=An  
struct meta_divide +2tQ FV;  
  { +Y\:Q<eMFg  
template < typename T1, typename T2 > I7f ^2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f)I5=Ijy(  
  { tF2"IP.  
  return t1 / t2; ~5 ^Jv m  
} 3Ob.OwA  
} ; R[WiW RfD  
|"H 2'L$  
这个工作可以让宏来做: S63 Zk0(25  
)Q)qz$h@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BFLef3~.0  
template < typename T1, typename T2 > \ 7>JYwU{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `i7r]  
以后可以直接用 U=>S|>daR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k[=qx{Osx%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0lw>mxN  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X/!_>@`7?  
xad`-vw  
V"FQVtTx7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 lame/B&nc  
'U@o!\=a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (IJNBJb  
class unary_op : public Rettype _|HhT^\P  
  { 3v* ~CQy9  
    Left l; \P\Z<z7jy  
public : ;*K4{wvG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  EM ,C  
MB plhVK8  
template < typename T > Tt;F-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zg;$vIhn  
      { f60w%  
      return FuncType::execute(l(t)); Iv`IJQH>  
    } 8:cbr/F<  
H= dIZ  
    template < typename T1, typename T2 > {.Tx70kn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^l &lwSRVt  
      { 6( HF)z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Fu7:4+  
    } bbm\y] !t  
} ; 5*0zI\  
jX53 owZ  
[^H2'&]  
同样还可以申明一个binary_op xn8K OwX%  
jU,Xlgz(A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =8^+M1I  
class binary_op : public Rettype Z\0Rw>#  
  { 3;nOm =I  
    Left l; Bous d  
Right r; i1iP'`r  
public : -@To<<`n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *4,Q9K_  
_ _Of0<  
template < typename T > =KRM`_QShg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TS<d?:  
      { /-=fWtA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lFBdiIw  
    } QV4|f[Ki%  
ju~$FNt8R  
    template < typename T1, typename T2 > Q=~"xB8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K+g[E<x\=  
      { X -pbSq~5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [g}Cve#i  
    } _0H oJ  
} ; 0zt]DCdY  
dj gk7  
}nx)|J*p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 U>5^:%3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "hkcN+=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =C\Tl-$\f  
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。 \Lx=iKs<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CK* * RZ  
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。。。 fv+]iK<{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >7U/TVd&  
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) 1HJ: ?]  
下面是修改过的unary_op >KKWhJ  
q? ,PFvs"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mvn- QP~"  
class unary_op F%>$WN#2  
  {  C=D*  
Left l; 1ni+)p>]  
  XcR=4q|7  
public : WP<L9A  
Xr*I`BJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1v@#b@NXM7  
W/'1ftn?D  
template < typename T > 0cG'37[  
  struct result_1 j,n:%5P\v  
  { Xfiwblg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]HKt7 %,  
} ; {q>%Sr]9  
1\hLwG6Jj  
template < typename T1, typename T2 > 0Tj,TF  
  struct result_2 CTMC78=9}  
  { Nc[@QC{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  A l[ZU  
} ; wO??"${OH  
r" H::A  
template < typename T1, typename T2 > Ds1h18  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *P mZqe  
  { fRp]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I{Du/"r#  
} n,I3\l9  
.Rr^AGA4  
template < typename T > %9-^,og  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const emSq{A  
  { fk*(8@u>  
  return OpClass::execute(lt(t)); -L2.cN_  
} E'iE#He  
Hv6h7-  
} ; ) f?I{  
!gh8 Qs  
r$jWjb  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R%r bysP  
好啦,现在才真正完美了。 &raqrY|V  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3%vXB=>T!  
T(|'.&a  
template < typename Right > I~,.@{4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RpdUR*K9x  
  { !'f7;%7s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q4ROuE|d  
} @ @[xTyA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Nt>^2Mv   
fit{n]g  
EJ:O 1  
{Jn0G;  
wt($trJ  
十. bind *l5?_tF  
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。 #W\}v(Ke  
先来分析一下一段例子 ;i@S}LwL  
Yf0 KG  
}[+uHR6L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =Rd`"]Mnfb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @SfQbM##%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IDct!53~  
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。 k 9i W1  
我们来写个简单的。 :EX>Y<`]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fWHvVyQ.  
对于函数对象类的版本: 17hoX4T  
ZTmy}@l  
template < typename Func > C qd\n#d/~  
struct functor_trait 2 6#p,P  
  { y3~=8!Tj?Q  
typedef typename Func::result_type result_type; b6k`R4S3  
} ; o78u>Oy  
对于无参数函数的版本: ?N kKDvv  
^'3c%&Zf3  
template < typename Ret > *g5bdQ:Av~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /x3*oO1  
  { pBtO1x6x/  
typedef Ret result_type; `[H^ `   
} ; :7e*- '  
对于单参数函数的版本: gt{kjrTv&  
*6I$N>1  
template < typename Ret, typename V1 > d4o ^+\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2A_1E \  
  { MQ,K%_m8  
typedef Ret result_type; IQ&PPC  
} ; WNR]GI  
对于双参数函数的版本: vF\>;pcT  
s8-RXEPb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M0 z%<_<}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *aErwGLB8  
  { .W]k 8N E  
typedef Ret result_type; l!ow\ZuQBF  
} ; BN*:*cmUl  
等等。。。 [f+wP|NKL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K0w}l" )A  
=O}I{dNKZV  
template < typename Func > ^0]0ss;##R  
struct func_return `gSMb UgF  
  { )KZMRAT-  
template < typename T > PUQ",;&y1  
  struct result_1 <]Td7-n  
  { TV`1&ta  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 99yWUC,  
} ;  3IxC@QR  
t/|0"\ p  
template < typename T1, typename T2 > gIo\^ktW  
  struct result_2 aM5]cc%  
  { ?/|Xie  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3IYFvq~  
} ; kf@JEcKV  
} ; 1PY]Q{r  
zPnb_[YF  
aRTy=~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 're:_;lG  
FJn-cR.n  
template < typename Func, typename aPicker > o~$O$  
class binder_1  Bx45yaT  
  { A]c'T T@6  
Func fn; bM?gAY]mB8  
aPicker pk; 7O1MC 8{  
public : Fk=SkS ky  
;nSF\X(;{  
template < typename T > py;p7y!gxA  
  struct result_1 E#!N8fQ  
  {  kN=&"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,I"T9k-^  
} ; B:h<iU:'D  
|_?e.}K  
template < typename T1, typename T2 > vW?\bH7}I  
  struct result_2 q,Gymh;  
  { puPI ^6y%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 97liSd  
} ; dWz?`B{'  
[}szM^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jPSVVOG  
\2@J^O1,  
template < typename T > .wNXvnWr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 96w2qgc2  
  { 7y$\|WG?!r  
  return fn(pk(t)); ((ebSu2-?$  
} A}ZZQ  
template < typename T1, typename T2 > :k\#=u(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ULiRuN0 6  
  { K]|UdNo  
  return fn(pk(t1, t2)); j(%N.f6  
} evZcoH3~  
} ; }Xj25` x  
,X4b~)  
+2`BZ}5y  
一目了然不是么? PC9,;T&7_  
最后实现bind ~| j  eNT  
Q:b0M11QR  
qfsPX6]  
template < typename Func, typename aPicker > d+,!>.<3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |Gic79b  
  { X['9;1Xr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vRe{B7}p;  
} F! =l r  
+W4}&S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OZ\6qMH3e  
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。 #Hrzk!&9   
L/"MRQ"  
十一. phoenix >Y>R1b%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 811>dVq3/  
#gbB// <  
for_each(v.begin(), v.end(), xr'1CP  
(  +vkmS  
do_ Y,s EM%  
[ f$dPDbZQ  
  cout << _1 <<   " , " O cL7] b0  
] e |Ri  
.while_( -- _1), ;M?)-dpZ  
cout << var( " \n " ) ]FCP|Jz  
) rpKZ>S|7+)  
); nJe}U#  
n^nE&'[?0g  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: x3ZF6)@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B@F@,?K4%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FJeh=\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N|DfE{,  
Gd!-fqNa'x  
? Ek)" l  
template < typename Cond, typename Actor > M!,H0( @G  
class do_while D|q~n)TW5  
  { _)45G"M  
Cond cd; O|H:  
Actor act; &vrQ *jX  
public : s70Z&3A  
template < typename T > (fpz",[  
  struct result_1 D;+/ bll7  
  { IQJ"B6U)  
  typedef int result_type; [NSslVr  
} ; .?{no}u.  
f30J8n"k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~A>fB2.pM  
yz68g?"  
template < typename T > j4IVIj@$ `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =e6p v#  
  { -$8ew+  
  do vh\i ^  
    { Ic(qA{SM  
  act(t); `O6#-<>  
  } !R8%C!=a  
  while (cd(t)); R&|.Lvmc/  
  return   0 ; MtJ-pa~n  
} :{a< ~n`  
} ; pyhXET '  
|mt W)  
ZxvH1qx8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). es7;eH*O9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8$NVVw]2,  
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。 YNBM\Q  
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&\<Q_Fi  
下面就是产生这个functor的类: b~zSsws.  
'OnfU{Ai  
S# ]] h/  
template < typename Actor > Xz4q^XJ  
class do_while_actor 8Qg{@#Wr  
  { 4|PWR_x  
Actor act; jC&fnt,O  
public : Ql{#dcRx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r<0E[ ~  
*duG/?>P  
template < typename Cond > dBI-y6R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k>ErD v8  
} ; _9>,9aL  
Hf('BagBL  
\9[vi +T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RQ E]=N  
最后,是那个do_ cb_C2+%8NA  
CtY-Gs  
kQ>2W5o-d-  
class do_while_invoker r6F TpOF  
  { llZU: bs  
public : {($bz T7c  
template < typename Actor > {L;sF=d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;VLDXvGd  
  { ^/#+0/Bn  
  return do_while_actor < Actor > (act); G`l\R:Q  
} Lip#uuuXXN  
} do_; %gmx47  
Bj 7* 2}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o"JH B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 65aYH4"  
最后来说说怎么处理break和continue d>f;N+O%  
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。 /<-PW9X?  
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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