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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i3kI2\bd/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [^(R1K  
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, h4B#T'b  
TNFm7}=  
L$u&~"z-  
qT<qu(V:  
  class filler [>J~M!yu:r  
  { {ZsWZJ!  
public : eVCkPv *  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?;KJ (@Va  
} ; 3Ibt'$dK  
_[OEE<(  
ZvnZ}t >?  
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: 1M~:]}*<  
.{]c&Ef+f  
8 {4D|o#O  
Lx:9@3'7'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :AE;x&  
+} !F(c  
z7Rcnr;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hA,rSq  
XF f+efh  
iJaNP%N  
jVFRqT%  
二. 战前分析 HH~  du  
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。 @#--dOWYR  
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 agxSb^ 8tF  
L^al1T  
H'h4@S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =3v 1]7 X  
  /* --------------------------------------------- */ UVBw;V  
vector < int *> vp( 10 ); >/HU'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iQ}sp64  
/* --------------------------------------------- */ *6x^w%=A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |e-+xX|;  
/* --------------------------------------------- */ SSsQu^A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :Ye#NPOI  
  /* --------------------------------------------- */ 4FHX#`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AGJ=de.  
/* --------------------------------------------- */ 8.%a"sxr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cA*X$j6  
q(PT'z  
>A(?Pn{|a  
qT>& v_<  
看了之后,我们可以思考一些问题: DdS3<3]A  
1._1, _2是什么? !e\R;bYM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 d t0E0i  
2._1 = 1是在做什么? `~+a=Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 O7'^*"S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BM$tywC  
, a_{ Y+  
H.mQbD`X  
三. 动工 @61N[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _BLSI8!N@  
>5vl{{,$K  
er7/BE&  
09;'z  
template < typename T > tG ^?fc  
class assignment ]-Y]Q%A4  
  { Rb}&c)4  
T value; ^`r|3c0  
public : ![hhPYmV  
assignment( const T & v) : value(v) {} _DvPF~  
template < typename T2 > G8DIig<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,bwopRcA  
} ; AFB 7s z  
?Nze P?g  
.L{+O6*c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nIKT w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dVtLYx  
qjEWk."  
2l/5i]Tq  
Sfa m=.l  
  class holder *7fPp8k+Z;  
  { [W\atmd"  
public : (Rg!km%2T  
template < typename T > [ma#8p)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,<j5i?  
  { I;.E}k   
  return assignment < T > (t); )qP{X,Uf  
} :!YJ3:\  
} ; I)%jPH:ua  
(5DGs_>  
x7kg_`\U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Jq<`j<'9  
CJtjn  
  static holder _1; `1}?{ud  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FITaL@{c  
wOkJ:k   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lLFBop  
而不用手动写一个函数对象。 =2)$|KC  
/(pD^D  
IoHkcP[H  
OQ&D?2r  
四. 问题分析 JEF7hJz~  
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。 YM* 6W?  
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。 '2J6%Gg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QV7c9)<]'}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R$&&kmJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |laKntv2  
MkGq%AE`Y  
五. 问题1:一致性 V42*4hskL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4m(>"dHP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]S aH/$  
k3.p@8@:  
struct holder T9<nD"=:  
  { jh](s U  
  // e^_@^(||!6  
  template < typename T > -2ij;pkIW$  
T &   operator ()( const T & r) const (BQ3M-  
  { s /q5o@b{  
  return (T & )r; TdIFZ[<7  
} v oS"X  
} ; GJ_)Cl+5E  
~@?-|xLqQ  
这样的话assignment也必须相应改动: n)!_HNc9  
mXM>6>;y  
template < typename Left, typename Right > >MY.Fr#.m  
class assignment 17]31  
  { qFChZ+3>  
Left l; % j{pz  
Right r; f>/ 1KV  
public : Jl4XE%0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q/-j`'A_pb  
template < typename T2 > "g1;TT:1~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +F&]BZ  
} ; z\d2T%^:g(  
=\7p0cq&*  
同时,holder的operator=也需要改动: }JMkM9]  
pyJOEL]1F  
template < typename T > `+;oo B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zP'pfBgbJW  
  { >$52B9ie  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #$B,8LFz,$  
} z n8ig/C  
U`_vF~el~  
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。 )&!@O$RS8(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E!l1a5qB  
5GL+j%7  
return l(rhs) = r; G-?9;w'@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b<78K5'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gO!h<1!  
je3n'^m  
template < typename Tp > <7] Y\{+  
class constant_t ioCkPj  
  { R+hS;F nh%  
  const Tp t; q$'&RG  
public : (jFE{M$-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lj*913aFh  
template < typename T > Z9~Wlt'?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [F{a-i-  
  { z9O/MHT[w  
  return t; &+^ Y>Ke  
} w=o m7%J@l  
} ; EXzNehO~e  
[IA==B7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :FpBz~!a  
下面就可以修改holder的operator=了 6WcbJ_"mq  
Qs X59d  
template < typename T > ;*H~Yb0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )'|W[Sh?  
  { nqJV1h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bXLa~r4\  
} |o) _=Fx  
tKGsrgoV  
同时也要修改assignment的operator() &YKzK)@  
3g:+p  
template < typename T2 > <r3n?w8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x99 Oq!  
现在代码看起来就很一致了。 ^V]DY!@k3_  
}AYSQ~:  
六. 问题2:链式操作 7Q}@L1A9F,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F|{?GV%hF  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5B/\vLHg4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 FY*0gp  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Jo+C!kc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bl-s0Ax-  
jk}PucV  
template < typename T > &bu`\|V  
struct result_1 `.WKU"To  
  { 9GaER+d|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]%hI-  
} ; vUeel%  
xTm&`Xo  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: u5M{s;{11r  
ofCP>Z-  
template < typename T > N6%q%7F.:  
struct   ref 4 jro4B`  
  { |JQKxvjT  
typedef T & reference; &2pM3re/f  
} ; /*HSAjv  
template < typename T > H9!*DA<W  
struct   ref < T &> boovCW  
  { S @($c'  
typedef T & reference; yo6IY  
} ; ?=rh=#  
sH: &OaA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %&(\dt&R1h  
"ZW*O{  
template < typename T > [~S0b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t]%R4ymV  
  { HX*U2<^  
  return l(t) = r(t); 3$;v# P$%N  
} hJN A%  
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。 j,jUg}b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QNEaj\   
a9-;8`fCR  
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 DR8dJ#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^KR(p!%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p?nVPTh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u\?u}t v  
最后的布局是: 75i)$}_1B  
                Add wX;NU4)n  
              /   \ P 'k39  
            Divide   5 Wfy+7$14M  
            /   \ hp}8 3.oA  
          _1     3 O0RQ}~$'m  
似乎一切都解决了?不。 k{62UaL.  
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。 w2GY,,R  
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。 6j#5Ag:  
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: Qz;" b!  
rE~O}2a#H  
template < typename Right > t[~i})yS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const / KM+PeO  
Right & rt) const !<ucwWY,  
  { tWI hbt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y7HWf  
} kfV}w,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N@S;{uK  
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。 )\^OI:E  
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。 7lu;lAAP  
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。 H;`@SJBf  
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。 GvY8O|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? _`58G#z  
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: tnntHQ&b  
4V5*6O9(u  
template < class Action > E)bP}:4V  
class picker : public Action #D8)rs.9  
  { )DMbO"7  
public : z)Gr`SA<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ><HXd+- sd  
  // all the operator overloaded b-XBs7OAx  
} ; =6:Iv"<  
bfgLU.1I  
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。 9UX-)!  
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: T^W8_rm *3  
S1JB]\  
template < typename Right > ga1RMRu+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const de[_T%A  
  { J u7AxTf~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @*dA<N.9  
} FS[CUoA  
kJ >B)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y&?]t  
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。 r38CPdE;}  
1Mqz+@~11  
template < typename T >   struct picker_maker GS@ wG  
  { +8"H%#~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h#>67gJV  
} ; JaEyVe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8dfx _kY`/  
  { 3:RZ@~u=  
typedef picker < T > result; iC">F.9#  
} ; 6|9fcIh]B  
dc* #?G6^  
下面总的结构就有了: UNJ|J$T]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <?eZ9eB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4*]`s|fbu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;lldxS  
至此链式操作完美实现。 >:Ec   
-J:vYhq|g  
&o(? }W  
七. 问题3 l6RJour  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :iJ= 9  
<W1!n$V ]  
template < typename T1, typename T2 > hH~Z hB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7)YU ;  
  { EC7o 3LoND  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \y=,=;yv  
} e_e|t>nQ  
mGX;JOjZ  
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: 59LIK&w  
&'Ch[Wo]H  
template < typename T1, typename T2 > XyhdsH5%3!  
struct result_2 wTLHg2'y^  
  { `S2=LJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N4r`czoj  
} ; lVt gg?  
8K$:9+OY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *E>YLkg]  
这个差事就留给了holder自己。 [Gu]p&  
    =i.[|g"  
+r '  
template < int Order > \J6T:jeS,  
class holder; X~x]VKr/  
template <> <[*s%9)'9  
class holder < 1 > b`IC)xN$  
  { SYyH_0N  
public : YVzK$k'3U  
template < typename T > f -#fi7  
  struct result_1 5p750`n  
  { dW91nTQ:  
  typedef T & result; A ="h}9ok  
} ; y8sI @y6  
template < typename T1, typename T2 > =,sMOJ c>  
  struct result_2  ^rI&BN@S  
  { 9yQ[*  
  typedef T1 & result; C>LkU|[  
} ; \Ew2@dF{O  
template < typename T > 0tA+11Iu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \K?3LtJ  
  { %'P58  
  return (T & )r; UOq$88sr  
} *Owq_)_ (|  
template < typename T1, typename T2 > `XTu$+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3)=$BSC%  
  {  oo2VT  
  return (T1 & )r1; OyVp 3O  
} " jy'Dpy0m  
} ; atY m.qb  
K@h v[4  
template <> ")TI,a`  
class holder < 2 > )y8$-"D(it  
  { s+4G`mq>*  
public : 6$IAm#  
template < typename T > rZ^DiFR  
  struct result_1 QjPcfR\  
  { ' e-FJ')|  
  typedef T & result; QkA79%;j  
} ; @o8\`G  
template < typename T1, typename T2 > .L8S_Mz  
  struct result_2 H -`7T;t~  
  { DS^PHk39  
  typedef T2 & result; hD;[}8qN{  
} ; )@Ly{cw   
template < typename T > Iu%S><'+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pb!kl #  
  { &a O3N  
  return (T & )r; #[2]B8NZ  
} b" p,~{  
template < typename T1, typename T2 > 7Rq;V=2YV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ($]y*| Obn  
  { 9NVe>\s_  
  return (T2 & )r2; bd9]'  
} ,1od]]>(O  
} ; 1Ocyrn  
5gi`&t`  
@ %kCe>r  
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> >。 IGVNX2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .aF+>#V=Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s fazrz`h  
#;H+Kb5O  
return l(i, j) = r(i, j); .0nL; o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R}BHRmSQ  
=d`,W9D  
  return ( int & )i; p9Ks=\yvL  
  return ( int & )j; 7` &K=( .  
最后执行i = j; C";F's)  
可见,参数被正确的选择了。 Qu!Lc:oM?  
nKch _Jb  
:v=Yo  
|eJ4"OPC  
M&xfQNE   
八. 中期总结 m>~%. (/x  
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: cs,%Zk.xjw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F+|zCEc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]7Tjt A.\q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wn<3|`c  
,qyH B2v  
dtr8u  
MWu67">"  
4$@)yZ  
UV$v:>K#  
九. 简化 5nQ*%u\$Z  
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。 Ar N*9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6I"Q9(  
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: \_qiUvPf\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tGe|@.!  
  +-*/&|^等 hC=9%u{r?  
2. 返回引用。 V07e29w  
  =,各种复合赋值等 BJ wPSKL  
3. 返回固定类型。 t=Tu-2,k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]HCu tq  
4. 原样返回。 )k{zRq:d  
  operator, 1 @tVfn}  
5. 返回解引用的类型。 Y[#i(5w  
  operator*(单目) Oe5=2~4O  
6. 返回地址。 1@im+R?a  
  operator&(单目) Pl9/1YhD/  
7. 下表访问返回类型。 9U^jsb<St>  
  operator[] wz<YflF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XzIhFX6  
  operator<<和operator>> G BV]7.  
lZ'-?xo  
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。 VD#`1g<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |W<wPmW_{+  
-=I*{dzly  
template < typename Left > B>Mr /'  
struct value_return x!"S`AM  
  { qQv?J]l  
template < typename T > ayTEQS  
  struct result_1 17 Hdj  
  { O|}97a^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8(&Jy RT  
} ; icOh/G=N;  
=Wn11JGh  
template < typename T1, typename T2 > !c(B c^  
  struct result_2 h/W@R_Y  
  { aOFF"(]Cl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LxC*{t/>8  
} ; E`}KVi57  
} ; # XE`8$  
/:iO:g1  
QK)"-y}"g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZaBGkDX5  
3iMh)YH5b  
下面我们来剥离functor中的operator() sg RY`U.C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZnVi.s ~1V  
pj4M|'F7  
return l(t) op r(t) 5B)Z@-x2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I@76ABu^  
return op l(t) zc%#7"FM  
return op l(t1, t2) &W)Lzpx8c  
return l(t) op 96x0'IsaG  
return l(t1, t2) op t>:2F,0K9  
return l(t)[r(t)] c4E=qgP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cD{I*t$  
Y5M>&}N  
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: }%Dsy2:y  
单目: return f(l(t), r(t)); BuII|j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nz %{T  
双目: return f(l(t)); ~ x- R78'  
return f(l(t1, t2)); ;& ny< gQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 {B8W>>E  
z-<U5-'  
struct meta_divide B/hL  
  { N,6(|,m  
template < typename T1, typename T2 > $\h\, N$y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zcnp?%  
  { [x Xa3W  
  return t1 / t2; ="hh=x.5J  
} fS+Ga1CsH  
} ; =QXLr+ y@  
bq{":[a  
这个工作可以让宏来做: \W Kly  
`&xo;Vnc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vs}_1o  
template < typename T1, typename T2 > \ B/u0^!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JFf*v6:,  
以后可以直接用 @5jJoy(mX@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $Kw)BnV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R1u1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ". #=_/op  
T5(]/v,UT  
'i#m%D`dt  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |>(d^<nR^v  
X~wkqI#d%E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tCH4-~,#  
class unary_op : public Rettype XG2&_u&  
  { frV *+  
    Left l; ^|-*amh  
public : {YnR]|0&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n%GlO KC  
p(dJf&D  
template < typename T > *;b.x"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z9OhY]PPF  
      { )bN|*Bw3  
      return FuncType::execute(l(t)); ) in hPd  
    } ;T6{J[ h  
U"\$k&  
    template < typename T1, typename T2 > )pELCk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6apK]PT  
      { `D)ay  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -ZwQL="t  
    } k/[*Wz$W  
} ; "#Ov!t  
rS1mBrqD  
T*YbmI]4  
同样还可以申明一个binary_op c 4Q{  
<5rs~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #m yiZL %  
class binary_op : public Rettype &s m7R i  
  { wc@X:${  
    Left l; .PjJ g^^  
Right r; |KEq-  
public :  =d07c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "A\.`*6  
Q(Q .(  
template < typename T > K6"#&0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ::bK{yZm   
      { fNjxdG{a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =fk+"!-i%"  
    } yO}RkRA  
X]up5tk~  
    template < typename T1, typename T2 > ukM11LD5x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;:(kVdb  
      { my+y<C-o`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fT)u`voE,  
    } ia=eFWt.  
} ; i$MYR @  
\GA6;6%Oo  
l"9.zPvT<  
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).n|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }py6H[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9e^HTUFbG  
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。 $x_6 .AOZ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :9`'R0=i^  
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。。。 llG^+*Y8t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .-Y3oWV  
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) xRu m q  
下面是修改过的unary_op zQY|=4NP  
[Y@?l]&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +%yVW f  
class unary_op !YUMAp/  
  { #XSs.i{  
Left l; }*vUOQQp*  
  8Q $fXB  
public : ="%nW3e@  
mDJF5I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ) xRm  
hCXSC*;  
template < typename T > qf7:Q?+.|  
  struct result_1 'EF\=o)^Y  
  { iq s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d GEMrjx  
} ; iCA!=%M@D  
C'~K amS  
template < typename T1, typename T2 > &=bWXNU.  
  struct result_2 _"BYnPq@wb  
  { {O\>"2}m'f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?,Z[)5 ZN  
} ; -mD<8v[F  
f5)4H  
template < typename T1, typename T2 > cW+6Emh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZM)Y Rdh  
  { 'n'83d)z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LR:Qb]|"  
} :^ 9sy  
&{#4^.Q  
template < typename T > bcgh}D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OC)~psQK  
  { [Yt!uhww  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?$ rSbw  
} UdBP2lGd  
h@nNm30i  
} ; w&6c`az8  
EBF608nWfW  
$i# 1<Qj  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug | CNsa  
好啦,现在才真正完美了。 K@Z K@++  
现在在picker里面就可以这么添加了: :]?y,e%xu,  
RRYm.dMIw  
template < typename Right > `o7m)T')  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8<z]rLQw?%  
  {  VlGg?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JzhbuWwF-  
} :Ja]Vt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \U^0E> d  
fC!]MhA"i  
,,*i!%Adw  
4]\ f}  
T<!&6,N A  
十. bind [c6I/U=-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yc|j]?  
先来分析一下一段例子 eUiJl6^x  
)ZkQWiP-  
[" '0vQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M,0@@:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eURy]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]k2Jf}|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 jI`1>>N&1  
我们来写个简单的。 aBV{Xr~#(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %m\dNUz4g  
对于函数对象类的版本: UNc!6Q-.  
vfW  
template < typename Func > *0 y|0J+ 0  
struct functor_trait }=kf52Am,}  
  { SG6@Rn*^  
typedef typename Func::result_type result_type; _O!)aD  
} ; xRZ9.Agv_  
对于无参数函数的版本: :5/P{Co (  
.A;D-"!  
template < typename Ret > Z,'#=K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8"2 Y$*)(  
  { 6#NptXB  
typedef Ret result_type; XwlA W7lU=  
} ; !L3M\Q0  
对于单参数函数的版本: cE7xNZ;Bh  
FB<#N+L\  
template < typename Ret, typename V1 > 'B;aXy/JC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >BC?% |l  
  { *W()|-[V3  
typedef Ret result_type; W_z2Fs"A  
} ; + V:P-D  
对于双参数函数的版本: 5l"EQ9  
[qhQj\cK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +J`EBoIo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \ Y[  
  { $4yv)6G  
typedef Ret result_type; v?Q|;<   
} ; } $:uN  
等等。。。 OLAw Rha  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?A|8J5E V  
rDNz<{evj  
template < typename Func > A?{ X5` y  
struct func_return _*b1]<  
  { g(d9=xq@k  
template < typename T > :r^c_Ui  
  struct result_1 =*Z=My}3~  
  { WBS~e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >YPC &@9   
} ; G\8ps ~3T  
OoKzPePWji  
template < typename T1, typename T2 > d/>owCwQ  
  struct result_2 QN=a{  
  { &h=O;?dO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #NZ\UmA  
} ; "e WN5 2  
} ; a`.] 8Jy)  
\I r&&%  
\RcB,?OK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Eq>3|(UT  
]w!gv /;  
template < typename Func, typename aPicker > ,fS}c pV  
class binder_1 Vl;GQe  
  { KjR^6v  
Func fn; FYIzMp.4  
aPicker pk; v,t&t9}/  
public : >t2E034_  
2ye^mJ17  
template < typename T > w3lR8R]  
  struct result_1 b>|3?G  
  { fuM+{1}/E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZA@QP1  
} ; b&.j>=  
4am`X1YV#  
template < typename T1, typename T2 > ]^,<Ez  
  struct result_2 Lq@pJ)a  
  { bSmF"H0cP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @fR^":.h  
} ; i3I'n*  
XGE:ZVpW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tqLn  A  
j?Ki<MD1  
template < typename T > g+8j$w}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xEBiBsk d  
  { V$u~}]z  
  return fn(pk(t)); ~2xC.DF_N  
} Pf s_s6  
template < typename T1, typename T2 > {~DYf*RZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [9f TN2'z  
  { k 8^!5n  
  return fn(pk(t1, t2)); nOxCni~ T  
} a' "4:(L  
} ; )/FB73!  
$ JI`&  
JlAUie8  
一目了然不是么? YH33E~f  
最后实现bind 0-~Y[X"9.  
/3D!,V,  
<b!ieK?\F3  
template < typename Func, typename aPicker > MCHRNhb9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q0Fq7rWP  
  { ZN!OM)@:!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?vL\VI9  
} =G9%Hz5~:  
@/}{Trmg/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l!f/0Rx5  
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。 "&/:"~r  
P 3uAS  
十一. phoenix *_d+cG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;=X6pK  
e:H7ht:  
for_each(v.begin(), v.end(), gd'#K~?  
( BCB"& :}  
do_ zAEq)9Y"l'  
[ `<IT LT  
  cout << _1 <<   " , " 9"_JiX~3  
] Ws?BAfP  
.while_( -- _1), $,ev <4I&  
cout << var( " \n " ) {GDMix  
) (j8tdEt  
); ?(GMe>  
v(^{ P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: U JG)-x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Pxu!,Mi[d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z;shFMu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <>GWSW  
6GCwc1g  
f!;i$Oif  
template < typename Cond, typename Actor > BQWEC,*N  
class do_while YK*2  
  { &T?>Kx  
Cond cd; nd 'K4q  
Actor act; md7Aqh  
public : :kSA^w8  
template < typename T > {= Dtajz  
  struct result_1 0gPz|v>z  
  { CBx1.xL  
  typedef int result_type; 3 #R~>c2  
} ; e#Jx|Ej=  
Tz.!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "UVqkw,vt  
21GjRPs\  
template < typename T > ) Ph.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Ue3 %?~c  
  { x8%Q TTY  
  do ^7v}wpwX\  
    { Et@= <g  
  act(t); Z!=/[,b  
  } $wU.GM$t~  
  while (cd(t)); `*e',j2}UU  
  return   0 ;  g#~jF  
} %cG6=`vR  
} ; <lZyUd  
Ous[{"-J  
!q~s-~d^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  Py\xN  
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。 )hj77~{ +  
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。 rz+G]J  
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。  fI[tU(x  
下面就是产生这个functor的类: $s.:wc^  
t/WauY2JUC  
|$Dt6{h  
template < typename Actor > w[\*\'Vm0  
class do_while_actor Yo;/7gG>  
  { A/RHb^N  
Actor act; HZCEr6}(  
public : /S1EQ%_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NuI9"I/  
3;~1rw=$<  
template < typename Cond > o%X_V!B{V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `x$d8(1J`#  
} ; S%uH*&`  
sR,]eo<p&  
*X\i= K!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1i#uKKwE  
最后,是那个do_ :s+AIo6  
rxCEOG  
jV8mn{<  
class do_while_invoker Q6Y1Jr">X  
  { ZgF-.(GV  
public : _1hc^j  
template < typename Actor > 9>u2; 'Ls  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &#v^y 3r  
  { A=!&2(  
  return do_while_actor < Actor > (act); "C.'_H!Ex  
} CCfuz&  
} do_; z*ZEw  
2\l7=9 ]\3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pl Ii  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6kGIO$xJ)  
最后来说说怎么处理break和continue 5+rYk|*D+k  
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。 5tHv'@  
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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