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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UR2)e{RXg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yIf}b  
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, _%TeTNY#  
EEZ2Gu6c  
w:zC/5x`  
Y <k,E  
  class filler jh&vq=P H  
  { C$ `Y[w  
public : 3 DHA^9<q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PQ"%Z.F"  
} ; D=sc41]  
j"u)/A8*  
M>gZVB,eP>  
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: T<?BIQz(}  
+* {5ORq=  
+mOtYf W  
[IBk-opap  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KL"L65g&  
GiwA$^Hg\  
_1c_TMh}9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V"jnrNs3  
s'Q^1oQM2h  
l'%R^  
^|;4/=bbs  
二. 战前分析 R./6Q1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {1DYXKe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jF_I4H  
",V5*1w  
&E`Z_} ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "$pg mf2  
  /* --------------------------------------------- */ }V;]c~Q/H  
vector < int *> vp( 10 ); K.1yncS^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); slfVQ809  
/* --------------------------------------------- */ (b}7Yb]#c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H^:|`T|,  
/* --------------------------------------------- */ T5_Cu9>ax  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RAbq_^Q  
  /* --------------------------------------------- */ %<|KJb4?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m e{SVG{  
/* --------------------------------------------- */ a`iAA1HJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W(4?#lA2W  
" z'!il#  
BQ0\+  
R >&/n/l  
看了之后,我们可以思考一些问题: M F: Eu  
1._1, _2是什么? J4#]8!A  
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。 xumv I{  
2._1 = 1是在做什么?  " 1Aus  
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。 8mLU ~P |  
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。 4PM`hc  
q#3X*!)  
:?k=Yr  
三. 动工 mJR T+SZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @\}36y  
M)^9e?  
yLOLv6g~e  
Vp{2Z9]}  
template < typename T > " <a|Q,!  
class assignment Yb{t!KL  
  { &ru0i@?)  
T value; Rj`Y X0?+  
public : nW'x#0-  
assignment( const T & v) : value(v) {} _u2  
template < typename T2 > S]/ +n>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D07u?  
} ; m kf{_!TK  
PzDgl6C  
c (8J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J3+8s [oJ>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0M+tKFb  
~"Ki2'j)^]  
uwA3!5  
TN`:T.B  
  class holder uI&M|u:nT  
  { xR`2+t&t  
public : jpv,0(  
template < typename T > #K w\r50  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V7_??L%Ct`  
  { <5~>.DuE  
  return assignment < T > (t); 4HE4e  
}  +'.Q-  
} ; Q*(o;\s  
? d\8Q't*  
Ntiz-qW  
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: x)L@x Q  
IyP].g1"U  
  static holder _1; X&Lt?e,&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /Ql}jSKi  
zUqDX{I8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rSn7(3e4^  
而不用手动写一个函数对象。 q8>Q,F`BA  
|Wk G='02  
3k^jR1  
m5{SPa,y  
四. 问题分析 !F)oX7"  
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。 ;D:T ^4  
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。 }*.*{I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _AYF'o-Cm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'DQyB`V2y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PM7/fv*,  
9To6Rc;  
五. 问题1:一致性 "QS7?=>*F  
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?| ||aU>Wj4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >,3 3Jx  
9lV'3UG-?  
struct holder 4PQWdPv;  
  { 7!%"8Rl-  
  // f lB2gr^  
  template < typename T > .SN]hLV5  
T &   operator ()( const T & r) const !&[4T#c  
  { X2v'9 x  
  return (T & )r; z?,5v`,t2  
} <b I,y_<K  
} ; ? Q}{&J  
VIzZmd  
这样的话assignment也必须相应改动: q?&&:.H"?5  
rI/KrBM  
template < typename Left, typename Right > 2-84  
class assignment mX^RSg9E}  
  { zn|}YovY+  
Left l; 5Y^ YKV{  
Right r; $ 1U%E  
public : @4$E.q<0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +$5^+C\6A  
template < typename T2 > K<GCP2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W6Pg:Il7  
} ; C.<4D1}P  
bAp`lmFI  
同时,holder的operator=也需要改动: \ua.%|  
g\'sGt3O  
template < typename T > 2|BE{91  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -; }Wm[  
  { ^ a:F*<D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kx[8#+P  
} E<dN=#f6  
&&O=v]6,V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2uVm?nm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4a-wGx#h  
.Ko`DH~!,C  
return l(rhs) = r; "Q1hP9xV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 s3J$+1M >  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vaL-Mi(_  
z@~rm9d  
template < typename Tp > 14RL++  
class constant_t 5S LF1u;  
  { zlE kP @)  
  const Tp t; d@hJ=-4  
public : 16vfIUtb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f$|v  
template < typename T > xh0!H| R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const STe;Sr&p  
  { AI2CfH#:C  
  return t; V 6F,X`7  
} TL>e[ PBO  
} ; _qV_(TpS+  
V QI7lJV"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;G$FLL1   
下面就可以修改holder的operator=了 Cb.Aw!  
fJuJ#MX{:  
template < typename T > JFfx9%Fq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lxZXz JkqZ  
  { &3<]FK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &!ZpBR(  
} b11C3TyQT  
*RPI$0  
同时也要修改assignment的operator() zw?6E8$h  
C$8=HM3  
template < typename T2 > ''G @n*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zx27aZ[  
现在代码看起来就很一致了。 Ax ^9J)C  
\;}dS SB1  
六. 问题2:链式操作 "TPMSx&Ei  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o%:eYl  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 g:HIiGN0Ic  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 2sngi@\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 P+[R0QS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RW 5T}  
a^BD55d?  
template < typename T > T~la,>p|}  
struct result_1 c}A^0,"z>  
  { AOpfByw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VuGSP]$q  
} ; YpJzRm{Ra  
Hogr#Sn2  
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: |c) #zSv  
ec|IT0;  
template < typename T > {PZe!EQ  
struct   ref 3iB8QO;pp  
  { Nbr{)h  
typedef T & reference; `g7' )MSy  
} ; q07>FW R  
template < typename T > ;RXv%ML  
struct   ref < T &> [yz;OoA:;  
  { m9/a!|fBE  
typedef T & reference; a.P^+h  
} ; N'4*L=Ut  
SLW1]ZaG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F)C8LH  
!*p lK6a  
template < typename T > :H~r _>E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !)GPI?{^5  
  { DGcd|>q  
  return l(t) = r(t); Y#\e~>K  
} .*ZNZ|g_  
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。 #C|iW@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p?Y1^/   
3'8~H]<W  
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 7\.5G4dr%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [* Lh4K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S5j#&i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =uHTpHR  
最后的布局是: Xr@0RFdr[  
                Add jk~< si  
              /   \ Q9( eH2=  
            Divide   5 m#uutomi0  
            /   \ BJqM=<nQ  
          _1     3 hSxf;>(d  
似乎一切都解决了?不。 p0Vw@R=  
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。 o;t{YfK  
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。 [=Xvp z  
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: W_?S^>?l/  
0'gJSrgNI  
template < typename Right > )pg?ZM9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lm$T`:c  
Right & rt) const wDn5|F}i&  
  { "F=O   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _]B'C  
} 5'X.Z:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rKO[;]_*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^+-i7`|=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &Oe,$%{hBh  
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。 1&U U6|X  
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。 AtSEKpKc  
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? ^s^X nQhE  
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: nfc&.(6x<  
Jg@PhN<9  
template < class Action > ALhu\x>AY  
class picker : public Action ;%Qu;FtC  
  { S^3I"B  
public : 1Eh (U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *\emRI>  
  // all the operator overloaded 9T)-|fja_  
} ; C/)Xd^#  
5K,Y6I&$SJ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W}Z'zU?[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  0N md*r  
K?) &8S  
template < typename Right > @X|CubJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  E;k'bz  
  { 9%|!+!j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .QW89e,O3  
} jfk`%C Ek=  
fF ;-d2mF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ok9XC <Xu  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;as B@Q  
>=wlS\:"  
template < typename T >   struct picker_maker {@k5e) Q  
  { K"eW.$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QD<f) JZK  
} ; :hZYh.y\l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > op;OPf,  
  { >-f`mT  
typedef picker < T > result; k\A8Z[  
} ; ]"^U  
-Zkl\A$>  
下面总的结构就有了: G >bQlZG  
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。 LXr nAt  
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。 JW (.,Ztm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >osY?9  
至此链式操作完美实现。 +[ !K  
LyH{{+V  
\It8+^d@  
七. 问题3 F8f@^LVM/  
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。 @a+1Ri`)  
L'.7V ~b{  
template < typename T1, typename T2 > I6~.sTl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = oQ-I  
  { Y`w+?}(M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _uID3N%  
} *zJ}=%)f  
qy"#XbBeV  
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: TN4gGky!  
W-2,QVp%  
template < typename T1, typename T2 > YhRES]^  
struct result_2 |X0h-kX4  
  { UO>ADRs}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h,45-#+  
} ; `$7. (.#s  
uPhFBD7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :>]= YE  
这个差事就留给了holder自己。 4u0=/pfi[  
    gh#9<  
xx_]e4  
template < int Order > g?qm >X  
class holder; 1ve %xF  
template <> HTA Jn_  
class holder < 1 > OW;]= k/(  
  { W$=Ad *  
public : vvwNJyU-  
template < typename T > ( $A0b  
  struct result_1 }KcvNK (  
  {  \9N1:  
  typedef T & result; Z_Qs^e$  
} ; FWNWOU  
template < typename T1, typename T2 > 07`hQn)Gc  
  struct result_2 &Ba` 3V\M  
  { $hXhq*5|c  
  typedef T1 & result; PRg^E4  
} ; &'Pwz  
template < typename T > 2r4owB?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h\k@7wgu  
  { c 2t<WRG  
  return (T & )r; @9Rg g9r  
} F jsnFX;  
template < typename T1, typename T2 > tJ;<=.n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WBvh<wTw;  
  { yPs4S?<s  
  return (T1 & )r1; z|E/pm$^  
} (e.?). e  
} ; &@NTedg!  
aNs~Uad1U  
template <> }8`W%_Yk  
class holder < 2 > [uqe|< :  
  { Q8OA{EUtq  
public : ,T& =*q  
template < typename T > O eLM*Zi  
  struct result_1 d^p af  
  { %&w 8E[  
  typedef T & result; [$:M/5y9  
} ; Ws$<B b  
template < typename T1, typename T2 > 7L)edR [  
  struct result_2  3 c #oK  
  { >zx]% W  
  typedef T2 & result; <+o*"z\mI  
} ; 1$mxMXNsJ  
template < typename T > 'Km ~3t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }ya@*jH  
  { 5G  @  
  return (T & )r; sF-{ (  
} F<H[-k*t/  
template < typename T1, typename T2 > Av6=q=D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HmlE Cx  
  { =A[:]),v  
  return (T2 & )r2; ts|dk%  
} A8tzIh8  
} ; a_}k^zw(  
"pUqYMB2i  
xgeDfpF'  
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> >。 4u0\|e@a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NEp )V'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gJ;jh7e@  
PY.4J4nn|  
return l(i, j) = r(i, j); A)v! {  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _:"PBN9  
7uy?%5  
  return ( int & )i; f+3ico]f@  
  return ( int & )j; ~hiJOaCzM  
最后执行i = j; "wwAbU<  
可见,参数被正确的选择了。 t 3LRmjL  
H[oCI|k  
DNTkv_S  
pAK7V;sJ  
*S _[8L"  
八. 中期总结 }MU}-6  
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: B:5NIa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QEtf-xNn^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \<n 9kwU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w2 %u;D%  
fyHFfPEE  
}enS'Fpf`  
R;yi58Be  
dOG]Yjc  
pX 4:WV  
九. 简化 ,EsPm'`?A/  
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。 b{+7sl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M( eu wy  
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: HgVPyo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4DLp +6zP  
  +-*/&|^等 VKGH+j[  
2. 返回引用。 HV0!G-h  
  =,各种复合赋值等 &>%R)?SZh  
3. 返回固定类型。 nrFuhW\r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J]h$4"  
4. 原样返回。 {Tr5M o  
  operator, ko7*9`  
5. 返回解引用的类型。 [l`_2{:  
  operator*(单目) #k}x} rn<'  
6. 返回地址。 lRO7 Ae  
  operator&(单目) %KjvV<f-a  
7. 下表访问返回类型。 :6h$1 +6  
  operator[] J~jxmh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 322)r$!"  
  operator<<和operator>> N"',  
nO;*Peob  
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。 O\~/J/u <  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fC4#b?Q  
.@5Ro D[o  
template < typename Left > \+9~\eeXb  
struct value_return Ire+r "am  
  { xbTvv>'U  
template < typename T > Bm e_#  
  struct result_1 ?v5OUmFM  
  { OCX>LK!K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !<EQVqj6  
} ; pwIu;:O!?  
Jm#mC  
template < typename T1, typename T2 > BI|BfO%F$j  
  struct result_2 1K&_t  
  { {.r jp`39  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [c`u   
} ; ?=^~(x?S  
} ; %@q/OVnM  
31cC*  
F ]qX}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O>vbAIu  
tMy<MO)Ei  
下面我们来剥离functor中的operator() U07 G&? /  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tJ qd  
AiDV4lHr  
return l(t) op r(t) >du _/*8:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iHYvH   
return op l(t) RX"~m!26  
return op l(t1, t2) Le?yzf  
return l(t) op SWq5=h  
return l(t1, t2) op s.uw,x  
return l(t)[r(t)] 0b3z(x!O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7,v}Ap]Pa  
e5z U`R  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B* hW  
单目: return f(l(t), r(t)); #Rw9 Iy4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^.Xom~  
双目: return f(l(t)); PV(TDb:0  
return f(l(t1, t2)); q@+#CUa&n  
下面就是f的实现,以operator/为例 n[f<]4<  
_+0Q Q{'N  
struct meta_divide kv8 /UW  
  { jI%g!  
template < typename T1, typename T2 > Q($.s=&l;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qzh`x-S  
  { ;ND)h pD+  
  return t1 / t2; 8lJMD %Df:  
} )=9EShz!  
} ; zZh\e,*  
.ou#BWav/  
这个工作可以让宏来做: 0*4h}t9j  
"Vw;y+F}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WU:r:m+ >  
template < typename T1, typename T2 > \ VNggDKS~K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :enmMB#%  
以后可以直接用 ? CabVj-r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OZCbMeB{+J  
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 IPTEOA<M[  
(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。。。) q\I2lZ  
9FKowF_8  
PKK18E}{%^  
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 %=G*{mK  
qiyX{J7Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OtsW>L@ O(  
class unary_op : public Rettype "'9[c"Iz  
  { dU<qFxW  
    Left l; `9>1 w d  
public : 9|K3xH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s.{nxk.  
2$@N4  
template < typename T > H6Dw5vG"l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]N#%exBVo  
      { 4xl}kmvv  
      return FuncType::execute(l(t)); >vny9^_  
    } v "Yo  
id=:J7!QU  
    template < typename T1, typename T2 > + m+v1(@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*T=;P3(I  
      { xkPH_+4i8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K:_5#!*^98  
    } #y2IHO-  
} ; <5fb, @YN  
MzP q(`W  
^:Hx.  
同样还可以申明一个binary_op Yg<4}l."  
mAZfo53  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !7fL'  
class binary_op : public Rettype +T,Yf/^Fn  
  { .kT}E5  
    Left l; K4`)srd  
Right r; nS$_VJ]~  
public : O dWZYWj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +C8yzMN\  
$T-Pl57  
template < typename T > 9cMQ51k)E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4IUdlb  
      { Zk .V   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +Dwq>3AH  
    } 8gK  <xp  
B*c@w~E  
    template < typename T1, typename T2 > 4eh~/o&h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I%#&@  
      { y2=`NG=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s(u,mtG  
    } k  __MYb  
} ; NB@TyU  
#eZm)KFQg  
E{B8+T:3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Zp'q;h_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K>_~zWnc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  |tVWmm^m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c1>:|D7w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J4VyP["m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6upCL:A~r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 90rY:!e  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [)S7`K;  
下面是修改过的unary_op kE` V@F  
D&C83^m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \:[J-ySJ  
class unary_op ^W)h=49PN  
  { "u=U@1 ^  
Left l; b>_eD-  
  :3h'Hr  
public : = 3("gScUj  
3{"MN=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K H&o`U(}  
jph"94  
template < typename T > 3l?-H|T  
  struct result_1 1:Dm, d;  
  { 48p< ~#<W\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8-clL\bm  
} ; Uk0Fo(HY  
+ia N[F$  
template < typename T1, typename T2 > {%PgR){qR  
  struct result_2 {EL J!o[  
  { |tua*zEsS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JrA\ V=K  
} ; \[MQJX,dn  
g$a 5  
template < typename T1, typename T2 > WJJwhr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L2P#5B!S  
  { *s[bq;$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3^x C=++  
} 66jL2XU<  
PZB_6!}2[F  
template < typename T > "(cMCBVYdA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E3`&W8  
  { `k.Nphx~%  
  return OpClass::execute(lt(t)); )(`HEl>-9c  
} n+qa/<  
_G1C5nkDl4  
} ; *\4u:1Cu  
xzrA%1y  
{=A8kgt  
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 yD\[`!sWk  
好啦,现在才真正完美了。 9 U!-Zn!  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?VaAVxd29  
8*[Q{:'.  
template < typename Right > l2 [{T^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~P5;k_&  
  { aNxq_pRb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5uxB)Dx)  
} ^+b ??K  
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。 tuWJj^  
WiBO8N,%`  
pjaDtNb  
JrhDqyk*  
klON6<w  
十. bind b8$(j2B~  
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。 KB6'sj  
先来分析一下一段例子 u?-X07_  
PY{])z3N  
!b:;O +[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cZd{K[fuK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /ltGSl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G j9WUv[P  
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。 WK)2/$7@  
我们来写个简单的。 ;E0aTV)Zp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ),53(=/hl  
对于函数对象类的版本: D @bnm s  
i *9Bu;  
template < typename Func > SZ)AO8&  
struct functor_trait ,]* MI"  
  { ~wl 4  
typedef typename Func::result_type result_type; mYRW/8+g  
} ; +PfXc?VU  
对于无参数函数的版本: I%qZMoS1h  
Kp.d#W_TX  
template < typename Ret > y?4%eD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0g&#hW};[6  
  { $Lx2!Zy  
typedef Ret result_type; Bk)*Z/1<x  
} ; [<H'JsJl  
对于单参数函数的版本: PW)Gd +y  
+`D,7"{Eu  
template < typename Ret, typename V1 > . v L4@_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G$T#ql  
  { /Q*o6G ys0  
typedef Ret result_type; YKtF)N;m]  
} ; F-SD4a  
对于双参数函数的版本: z&x3":@u<  
=FfxHo1k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *W&}}iL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t7 ].33%\  
  { ;5TQH_g  
typedef Ret result_type; m(6SiV=D9  
} ; ?9I=XTR  
等等。。。 c"H59 jE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8a}et8df:  
m?4L>'  
template < typename Func > brXLx +H8  
struct func_return ZQV,gIFys  
  { 'Bc{N^  
template < typename T > g E#4 3  
  struct result_1 Jq8CII  
  { $MPh\T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KbP( ;  
} ; Iq%f*Zm<  
FWu[{X;  
template < typename T1, typename T2 > T|fmO<e*n  
  struct result_2 Utv#E.VI  
  { [>^xMF]$2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %n7Y5|Uh  
} ; 3LK]VuZE  
} ; ^xZo .P  
T)Ohk(jK1  
|gP9^B?3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hvj1R.I/  
wEu"X  
template < typename Func, typename aPicker > ML9nfB^z!  
class binder_1 8:QnxrODP  
  { m5w ZS>@  
Func fn; EqB3f_  
aPicker pk; G{C27k>wa  
public : ,k=1 '7d  
hynX5,p;.  
template < typename T > dd=' ;%?  
  struct result_1 G,]%dZH e  
  { k_$9cVA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O wJZ?j& )  
} ; miCW(mbO8  
)4@La&  
template < typename T1, typename T2 > |4lrVYG^K  
  struct result_2 iJH;OV;P  
  { .PHz   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %%-hax.x0X  
} ; h0v4!`PQ-  
ESQgN+llj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V_.n G;  
<R%]9#re  
template < typename T > D6wg^ 'Q:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kq. MmR!gl  
  { -kZOve|5  
  return fn(pk(t)); P*M$^p  
} nm3/-Q},  
template < typename T1, typename T2 > xdqiogue  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D%k`udz<  
  { &N^^[ uG  
  return fn(pk(t1, t2)); COC6H'F  
} :kMEL*  
} ; N9s ,..  
_t+.I9kQ  
\KpSYX1  
一目了然不是么? CG -^}xE:  
最后实现bind &-s/F`  
7G^`'oZ  
TGe)%jZ  
template < typename Func, typename aPicker > e,0y+~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .JG>/+  
  { FSp57W$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eC71;"  
} m:{ws~   
2G4OK7x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e?"XMY  
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。 X=Th  
G"~%[k  
十一. phoenix HU='Hk!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZV?~~_ 9  
==i:*  
for_each(v.begin(), v.end(), .S{Q }S  
( #UO#kC<2(B  
do_ Ig*qn# Dd  
[ @fML.AT  
  cout << _1 <<   " , " -5_[m@Vr  
] |KM<\v(A{  
.while_( -- _1), p? q~.YY  
cout << var( " \n " ) w N-np3k  
) [`u3SN/P  
); ^{vf|zZ _  
/<\B8^yQ  
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: tCw.wDq3=  
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 6N^sUc0s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >>'t7 U##  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ebuR-9  
Ki"o0u  
<o\2-fWvY  
template < typename Cond, typename Actor > .%iJin"  
class do_while ~qk5Mk4$  
  { ~sd+ch*  
Cond cd; D8b~-#  
Actor act; rTR4j>Ua~  
public : 99<0xN(25  
template < typename T > =h#3D?b0n  
  struct result_1 bkZ~O=uv$-  
  { )kq3q5*_  
  typedef int result_type; )7H s  
} ; U!0 Qf7D  
g7-=kmr|V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *t,J4c  
?2#v`Z=L;  
template < typename T > "HuV'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !E0zj9 [ R  
  { -}h+hS50F  
  do vw'`t6  
    { NvZ )zE  
  act(t); axRzn:f  
  } 7:Jyu/*]  
  while (cd(t)); -]uN16\ F  
  return   0 ; eTV%+  
} Mk*&CNo3  
} ; Zv`j+b  
+&w=*IAKZ  
jf_0IE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e2SU)Tr%b  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |+^-b}0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fCA/   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *=-o0c  
下面就是产生这个functor的类: T%%+v#+  
E>BP b  
f-V8/  
template < typename Actor > b :Knc$  
class do_while_actor $7#N@7  
  { Bhy:" r%#  
Actor act; $9}z^sGIM  
public : 7*7Z&1*3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rt7Ma2tK  
2 us-s  
template < typename Cond > &*I\~;1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; suh@  
} ; n.[0#Ur&}  
{L!w/IeX  
j4au Zl]NF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !Cm<K*c"&E  
最后,是那个do_ %'}L.OvG  
x,s Ma*vd  
a:PS}_.  
class do_while_invoker kp4*|$]  
  { X[frL)k]  
public : uc% &g  
template < typename Actor > > n~l\ fC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0/8rYBV  
  { I 9yN TD  
  return do_while_actor < Actor > (act); h\ (z!7t*  
} *cdr,AD?lH  
} do_; He)<S?X-6  
Wdt9k.hzN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "d a%@Zy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `ym@ U(;N  
最后来说说怎么处理break和continue 0hKF)b  
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。 p< fKj  
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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