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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $8yGY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~9ls~$+*  
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, F8r455_W"  
?0)XS<  
< $?}^ 0R  
@Y<ZT;J  
  class filler >*Z{@1*h  
  { ug3lMN4UX  
public : yp/V 8C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JU,RO oz(  
} ; hq[ gj?P  
nJ0eZBgB]  
z o))x(  
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: 1NHoIX  
:8!3*C-=  
$6x:aG*F  
p'c<v)ia  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qYiK bzy  
:g:h 0'G  
Pge}xKT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YM/3VD  
 rOf  
)Ai%wCzw*  
F p=Q$J|  
二. 战前分析 YKxA2`3v%  
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。 X\)KVn`  
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 Y>!W&Gtu  
R~c vml  
oHFDg?Z`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z.OrHg1  
  /* --------------------------------------------- */ i}{Q\#=#  
vector < int *> vp( 10 ); -3%)nV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <|.! Px86  
/* --------------------------------------------- */ +jZg%$Q!#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N#!1@!2BN  
/* --------------------------------------------- */ 9^*YYK}%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KGLhl;a  
  /* --------------------------------------------- */ GyM%vGl 3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L<>NL$CrN  
/* --------------------------------------------- */ NHVx!Kc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *RE-K36m|u  
|DS@90}  
F?AfB[PM  
 p:>?  
看了之后,我们可以思考一些问题: +=04X F:  
1._1, _2是什么? ITY!=>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。 Hh=::Bi  
2._1 = 1是在做什么? 4O"kOEkKT>  
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。 >{) #|pWU  
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。 _N#3lU?  
|a:VpM  
Uht:wEr  
三. 动工 ]~ eWr2uG?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0guc00IN  
v5ddb)  
JkDZl?x5  
'Mhdw}  
template < typename T > tSLl'XeN  
class assignment V>j`  
  { f9=X7"dzP  
T value; L*oL KigT  
public : I{ZPv"9j^  
assignment( const T & v) : value(v) {} >w;W& [  
template < typename T2 > [|O6n"'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {+mkXp])R  
} ; :=7;P)  
XFAt\g  
BjJ gQ`X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CKw)J}z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zk~rKQ,  
rX d2[pp  
zd]L9 _  
ghR]$SG  
  class holder fB}5,22  
  { R*#Q=_  
public : ;//q jo  
template < typename T > W/X;|m`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U>jk`?zW  
  {  ,qqV11P]  
  return assignment < T > (t); [zd-=.:+M[  
} /s_$CSiB  
} ; )F2tV ]k\  
`3s-\>  
IoX 9yGq  
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: BV:,b S  
>{=RQgGy  
  static holder _1; YAG3PWmD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z6ex<[`I  
?kefRev<#h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R6.#gb8^oS  
而不用手动写一个函数对象。 +34jot.!  
3!UP>,!  
3`q`W9  
_j tS-CnO  
四. 问题分析 &y+*3,!n8  
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。 yKhzymS}T  
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。 FJiP>S[]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N Uml"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BJr Nbo;T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _( Cp   
oIgj)AY<  
五. 问题1:一致性 v>PHn69PU  
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?| e-t`\5b;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {<BK@U  
dK$dQR#  
struct holder  kS9  
  { d7gSkna`5c  
  // o`Brr:  
  template < typename T > # =3]bg  
T &   operator ()( const T & r) const TC}u[kM  
  { xq*yZ5:5Jo  
  return (T & )r; _/\H3  
} Y>~zt -  
} ; !g:UM R  
7!)%%K.z6  
这样的话assignment也必须相应改动: 9>P(eN  
[! BH3J!  
template < typename Left, typename Right > IGQ8-#=  
class assignment |th )Q  
  { y>PbYjuIU  
Left l; @>ZjeDG>  
Right r; J z b".A  
public : >f/g:[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,"ZlY}!Gn  
template < typename T2 > w!M ^p&T7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v[GHqZ  
} ; g/gLG:C  
i i Y[  
同时,holder的operator=也需要改动: k]sT'}[n  
$sJfxh r  
template < typename T > ?K#$81;[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w5\)di  
  { >fQN"(tf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fXj  
} G8'3.;"W5  
WKML#U]5T  
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。 X2Mj|_#u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LOzKpvGl  
v_ h{_b8  
return l(rhs) = r; ?sE21m?b-  
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。 gV BV@v!W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5Bk  
;wZ.p"T9^  
template < typename Tp > fOAb?:D  
class constant_t ny}utO  
  { GK+w1%6)  
  const Tp t;  `SrVMb(  
public : sqRuqUj+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G= e[TR)i  
template < typename T > ,Nh X%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RPwSo.c4  
  { (""&$BJQ|  
  return t; ~ .-'pdz%  
} 0jH2. d=  
} ; (z{xd  
uyIA]OtyN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,88}5)b[  
下面就可以修改holder的operator=了 s]UeDZ <a  
?=&*6H_v  
template < typename T > 3E-&8x7uYR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r9[J3t*({~  
  { /FY_LM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 00+5a TrE  
} F_`Gs8- VH  
iDr0_y*t  
同时也要修改assignment的operator() IT|CfQ [D  
p P&~S<[  
template < typename T2 > Lq.k?!D3uh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pm+[,u!i  
现在代码看起来就很一致了。 HH_w!_f  
N#C"@,}Y  
六. 问题2:链式操作 eVRFb#EU0e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5f.G^A: _X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )e,Rp\fY$  
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。 m 6V:x/'=  
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。 +kh#Jq.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'g3!SdaLF  
Fbvw zZ  
template < typename T > S1_X@[t  
struct result_1 xR9<I:^&  
  { z:m`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UkO L7M  
} ; '%JIc~LJ  
8H0d4~Wg  
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: e|ChCvk  
cP >MsUZWl  
template < typename T > 2&L2G'  
struct   ref ~g&FeMo  
  { -!X,M DO  
typedef T & reference; t:pgw[UJ  
} ; os=Pr{  
template < typename T > -,;r %7T  
struct   ref < T &> Oa[G #  
  { U g 'y  
typedef T & reference; wi{qN___  
} ; yrp;G_  
6\8 lx|w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s)?=4zJ  
P!;%DI!<b  
template < typename T > <r[5 S5y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [&6VI?  
  { egOZ.oV  
  return l(t) = r(t); H;#3S<  
} =(!&8U9  
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。 XYBvM]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jzRfD3_s  
zF+NS]XK  
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 w Pk\dyP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N>Dr z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6EHYIN^D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <"Ox)XG3]W  
最后的布局是: p i ;,?p-  
                Add Idq &0<I  
              /   \ BhO*Pfs  
            Divide   5 v]"W.<B,  
            /   \ _?9|0>]xG  
          _1     3 m@|0iDS  
似乎一切都解决了?不。 ;<aT| 4  
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。 );8Nj zX1  
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。 |sQC:y>  
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: %'}zr>tx:  
hJuR,NP  
template < typename Right > \KBE+yj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~/R,oQ1!g}  
Right & rt) const O'<5PwhG  
  { {km~,]N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^/K]id7 2  
} p2v+sWO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c ilo8x`  
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。 %kod31X3<  
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。 zv1#PfO@)  
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。 6P0\t\D0  
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。 \0K3TMl)J  
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? S4r-s;U-v/  
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: +<\)b(  
`v]|x,l+C  
template < class Action > yvPcD5s5  
class picker : public Action 4 _*^~w  
  { ;oe j~  
public : {FIr|R&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cqP)1V]  
  // all the operator overloaded D)XV{Wit  
} ;  73:y&U  
)oEHE7y  
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。 # :^aE|s  
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: (qf%,F,_L  
-?m"+mUP  
template < typename Right > [Pn(d[$z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -i,=sZXB  
  { C}i1)   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0QWc1L  
} ~1_v;LhH5+  
q%G"P*g$(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t`b!3U>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。 .ZV-]jgr  
L7\ rx w  
template < typename T >   struct picker_maker 'U9l  
  { fyRSg B00$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Yy,i,c`r  
} ; PRR]DEz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |OgtAI9  
  { >I9w|z FA  
typedef picker < T > result; *%[L @WF  
} ; 2X:OS/  
scXY~l]I*  
下面总的结构就有了: 4pYscB  
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。 %K9 9_Cl3  
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。 K2'Il[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 anM]khs?  
至此链式操作完美实现。 _TGv"c@V  
;x]CaG)f  
K\bA[5+N  
七. 问题3 ,Pq@{i#  
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。 8ZnHp~  
nfL-E:n=  
template < typename T1, typename T2 > !Zr 9t|_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @X$~{Vp__  
  { DdI V~CxD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); riy@n<Z4  
} ~>j5z&:&  
n86=1G:%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: p!b_tyJ  
a9+l :c@  
template < typename T1, typename T2 > M, uQ8SZA[  
struct result_2 v;%>F)I  
  { d*M:P jG@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C(4r>TNm  
} ; VL[}  
Wu{cE;t  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vs*Q {  
这个差事就留给了holder自己。 n7CwGN%  
    lhp.zl  
^V5VRGq  
template < int Order > []\=(Uc;  
class holder; dKG2f  
template <> lRy^Wp  
class holder < 1 >  qHU=X"rn  
  { 4!l%@R>O2  
public : 2@W'q=+0  
template < typename T > 2. t'!uwI  
  struct result_1 )2&U Rt.  
  { ['`Vg=O.{  
  typedef T & result; 4s <|8   
} ; p7Q}xx  
template < typename T1, typename T2 > qm!&(8NfK  
  struct result_2 <w9<G  
  { ZQ MK1  
  typedef T1 & result; p+ki1! Ed  
} ; .huk>  
template < typename T > @xq jAcfg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a7Xa3 vlpO  
  { (**k4c,  
  return (T & )r; H N )@sLPc  
} eHIsTL@Fp  
template < typename T1, typename T2 > y} .?`/Q#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zfm-v U  
  { t,v=~LE  
  return (T1 & )r1;  x%$as;  
} 4ayZ.`aK  
} ; )<>1Q{j@  
EN\ uX!  
template <> JX $vz*KF  
class holder < 2 > Qf$3!O}G  
  { pS) &d4i  
public : ]b&"](A  
template < typename T > vz87]InI  
  struct result_1 zCuN 8  
  { fG`<L;wi  
  typedef T & result; ]"T1clZKd(  
} ; gf]k@-)  
template < typename T1, typename T2 > 2B !Bogs  
  struct result_2 '^6jRI,  
  { i*3*)ly  
  typedef T2 & result; +{7/+Zz  
} ; W["c3c  
template < typename T > k~|5TO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y/Dah*  
  { Ln3<r&&Jz  
  return (T & )r; |B` mWZ'"  
} :wR aB7  
template < typename T1, typename T2 > YU (|i}b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b-Uy&+:X*d  
  { |s}7<A  
  return (T2 & )r2; `%5~>vPS  
} (& =gM  
} ; =0" Zse,  
6M)4v{F  
1|Q-|jq`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wq6.:8Or-]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [<!4 a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: XW2{I.:in>  
Dau'VtzN  
return l(i, j) = r(i, j); Bq# l8u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J;mvD^`g  
j_#oP  
  return ( int & )i; xBevf&tP  
  return ( int & )j; /z(;1$Ld6{  
最后执行i = j; V39`J*fI  
可见,参数被正确的选择了。 D( YNa  
:OFL@byS  
wgV?1S>Z  
>oOZDuj   
<aVfgVS  
八. 中期总结 jeLC)lQ*  
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: {YT@$K]w,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !92zC._  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rv^ \o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V+yyy- /  
x_eR/B>  
B]C 9f  
KgCQ4w9  
d7)EzW|I;  
}o  {6  
九. 简化 +. `  I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @4ECz>Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E#I^D/0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _1sjsGp>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %Q2<bj]  
  +-*/&|^等 l^"HcP6  
2. 返回引用。 99]&Xj  
  =,各种复合赋值等 a{deN9Qn  
3. 返回固定类型。 D) my@W0,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !U?Z<zh  
4. 原样返回。 ? 016  
  operator, {:!CA/0Jx  
5. 返回解引用的类型。 }-8ZSWog6f  
  operator*(单目) 41'|~3\X  
6. 返回地址。 yo=0Ov  
  operator&(单目) l^,"^ vz  
7. 下表访问返回类型。 e>a4v8  
  operator[] DGY?4r7>y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?~_[/  
  operator<<和operator>> r: :LQ$  
<Jwx|  
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。 QT\=>,Fz _  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9R6]OL)p  
ja_.{Zv  
template < typename Left > Vw~st1",[  
struct value_return Qe6'W  
  { 0K *|B.O  
template < typename T > <hA1[S}  
  struct result_1 Qv`Lc]'  
  { 1q Jz;\wU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aGRD`ra  
} ; 6k@(7Mw8A  
e71dNL'$  
template < typename T1, typename T2 > bWe_<'N  
  struct result_2 m\];.Da  
  { lz-t+LD@ST  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &0='z  
} ; Pgp`g.$<  
} ; HLYTt)f}  
\ O#6H5F  
#F~^m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~g_]Sskf7  
&~SPDiu.t  
下面我们来剥离functor中的operator() !9/1_Bjv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;*Z.|?3 MM  
g=gWkN <  
return l(t) op r(t) 2VgDM6h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d>f.p"B.gj  
return op l(t) 0kp#+&)+  
return op l(t1, t2) Q-qM"8I  
return l(t) op P t)Ni  
return l(t1, t2) op 8>KBh)q  
return l(t)[r(t)] "yo~;[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (r]3tGp  
_K#LOSMfj/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6hvmp  
单目: return f(l(t), r(t)); 42Vz6 k:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <:t D m  
双目: return f(l(t)); e/{1u$  
return f(l(t1, t2)); ^q$m>|KI  
下面就是f的实现,以operator/为例 :{YOJDtR  
<Z -d5D>  
struct meta_divide 1l(_SD;90t  
  { zv%9?:  
template < typename T1, typename T2 > p903 *F^[,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rpZ^R}B%*v  
  { vj?6,Ae  
  return t1 / t2; B"903 g 1  
} ]sbj8  
} ; rz  
b;;C><  
这个工作可以让宏来做: :*`5|'G}  
}z$_=v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [It E+{U  
template < typename T1, typename T2 > \ 1syI%I1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :k"VR,riF  
以后可以直接用 j%V95M% $  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gh:hfHiG  
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 r@XH=[:  
(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。。。) _eE hIQ9  
)U~,q>H+ %  
%~`y82r6  
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 '^!1AGF  
a IA9rn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Eed5sm$H  
class unary_op : public Rettype \+STl#3*q  
  { (}|QSf:  
    Left l; ,dG2[<?o  
public : )<vU F]e~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,xJ1\_GI`  
~ e4Pj`?=K  
template < typename T > j> ?0Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "|\G[xLOaW  
      { u$"dL=s!  
      return FuncType::execute(l(t)); C_RxJWka  
    } **%/Ke[  
k6p Xc<]8  
    template < typename T1, typename T2 > %p R: .u|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :+G1=TuXw~  
      { BfcpB)N&.K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _I&];WM\  
    } w,<nH:~  
} ; xux j  
 bK7j"  
sI7<rI.t){  
同样还可以申明一个binary_op 3V,$FS]  
4}4K6y<q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h]DS$WZ  
class binary_op : public Rettype O!3MXmaO  
  { ["N)=d|LS  
    Left l; Td7=La0   
Right r; :dZq!1~t  
public : +8rG Stv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ";&5@H|  
\KGi54&Y  
template < typename T > ^Ia:e ?)W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~BS Ip .  
      { ;~2RWj=-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w=UFj  
    } )o:%Zrk  
/MErS< 6  
    template < typename T1, typename T2 > +E{'A7im8=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }i"\?M  
      { S#kA$yO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '`/Qr~]  
    } Vm_waa  
} ; U^ec g{  
,:Q+>h  
/4]<ro67E6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 nkv+O$LXP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dK5|tWJX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q :<&<i=I  
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。 kb27$4mm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $rb #k{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 V*uoGWL]+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l;N?*2zm[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?gp:uxq,.  
下面是修改过的unary_op * [\H)Lz  
0""t`y&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i #uc  
class unary_op yBd#*3K1  
  { U]aH4 N  
Left l; K>"]*#aBv  
  GW]b[l  
public : }# ~DX!Sj  
Fp_?1 y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sS 5aJ}Qs  
l"I G;qO.  
template < typename T > yXuF<+CJ  
  struct result_1 , ;'y <GA  
  { eQiK\iDS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IfeCSK,x  
} ; -v '|#q  
G(g.~|=EZ  
template < typename T1, typename T2 > ewOd =%  
  struct result_2 zdL"PF  
  { D4@'C4kL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~^&]8~m*d  
} ; jp~C''Sj  
#s4v0auK  
template < typename T1, typename T2 > /$q9 Kxb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (}]ae*  
  { S? -6hGA j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )L)jvCw,e  
} W^es"\  
5uVSbo.  
template < typename T > 7K 8tz}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "sM 3NY  
  { R-L*N$@!  
  return OpClass::execute(lt(t)); C J@G8>  
} Rxg ^vM*  
l*v6U'J  
} ; TA2?Ia;@xV  
t_VF=B^LuR  
SuO@LroxTB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7$z]oVbO'  
好啦,现在才真正完美了。 =54"9*  
现在在picker里面就可以这么添加了: $.7Ov|  
1>KZ1Kf  
template < typename Right > a2'si}'3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MmZs|pXk  
  { 9kpCn.rJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'aW}&!H M  
} 6 lp.0B  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ai3wSUYJi  
i9QL}d  
5Tl3k=o}  
P?.j wI  
lY.{v]i }  
十. bind (jV_L 1D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "@!B"'xg  
先来分析一下一段例子 LW"p/`#<  
c{qoASc?  
x#-+//  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vE}>PEfA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1ymq7F(2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 */T.]^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8hKyp5(%l  
我们来写个简单的。 F!LVyY"w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =;) M+"  
对于函数对象类的版本: ogOUrJ}P  
QSaJb?I  
template < typename Func > xu]>TC1  
struct functor_trait jt*VD>ji  
  { l$>))cW!  
typedef typename Func::result_type result_type; {J?#KHF'|  
} ; x ]6wiV  
对于无参数函数的版本: qoifzEc`U  
ug|'}\LY  
template < typename Ret > *c 0\<BI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i uNBw]  
  { tn"n~;Bh?:  
typedef Ret result_type; Hq>"rrVhx  
} ; T|/B}srm  
对于单参数函数的版本: O%$XgEJ8p  
{<p-/|Z52  
template < typename Ret, typename V1 > 53i7:1[uV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r8k.I4  
  { qv+8wJ((  
typedef Ret result_type; Q#,j,h  
} ; "#3p=}]  
对于双参数函数的版本: Tej&1'G  
U&(TqRi,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uTX0lu;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nydhal00  
  { &3o[^_Ti  
typedef Ret result_type; |x Nd^  
} ; 3 zF"GT  
等等。。。 '&|]tu:q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N9[2k.oBH  
:epjJ1mW  
template < typename Func > 9rCvnP=  
struct func_return jP{W|9@ (  
  { @S-p[u  
template < typename T > 0zL7$Q#c  
  struct result_1 ",pN.<F9O  
  { ql +tqgo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +1R qo  
} ; =LUDg7P  
U,Duq^l~s  
template < typename T1, typename T2 > -t5DcEAb$  
  struct result_2 Mzbbr57n  
  { B <CK~ybY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^<}>]F_  
} ; A18&9gY  
} ; PGj?`y4  
/F3bZ3F  
FTA[O.tiG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |.qK69  
:.K#=ROP  
template < typename Func, typename aPicker > Yw\7`  
class binder_1 kJOSGrg  
  { 5W(S~}  
Func fn; ToNRY<!  
aPicker pk; V*|#j0}b  
public : E>|xv#:~DV  
}+" N '  
template < typename T > ?11\@d  
  struct result_1 gOE3x^X*{  
  { qXb{A*J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HoFFce7o  
} ; ]rhxB4*1  
;`TSu5/  
template < typename T1, typename T2 > ,J (+%#$UT  
  struct result_2 3XOf-v:~  
  { 4Y=sTXbFt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y*AB=d^  
} ; 2u> [[U1:  
B!#F!Wk"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X`,]@c%C`  
i;yr=S,a0/  
template < typename T > p-6(>,+E[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T9N&Nh7 3  
  { ,IODV`L  
  return fn(pk(t)); IO(Y_7  
} RyxEZ7dC<y  
template < typename T1, typename T2 > ~MgU"P>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0( s io\  
  { H/eyc`  
  return fn(pk(t1, t2)); bay7%[BLB  
} f\Fk+)e@  
} ; !.(%"  
X+: >&&9  
Fp`MX>F  
一目了然不是么? Gm]]Z_  
最后实现bind T{L{<+9%  
SiM1Go}#  
@_O,0d g  
template < typename Func, typename aPicker > )bM #s">Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D>YbL0K>X~  
  { jMT];%$[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); icX$<lD  
} 6L2Si4OGjG  
vfh0aW-O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K]b_JDEk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 a zUEp8`|  
kRyt|ryWh  
十一. phoenix LB)sk$)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]/_GHG9  
Hko(@z  
for_each(v.begin(), v.end(), CkJU5D  
( %o~w  
do_ 2WA =U]  
[ /eoS$q  
  cout << _1 <<   " , " #2F 6}  
] V<#E!MG  
.while_( -- _1), " -Ie  
cout << var( " \n " ) ~+y0UEtq7  
) /!r#=enG7  
); ) LA^j|Y}  
UacGq,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ATeXOe  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W[dMf!(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `mI% Se  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  n(mS  
}> 51oBgk_  
e<wRA["  
template < typename Cond, typename Actor > 0P5!fXs*  
class do_while 9}4EW4  
  { )6S;w7  
Cond cd; "dKYJ&$  
Actor act; $J~~.PUXQ  
public : +Oae3VFf;  
template < typename T > "! yKX(aTX  
  struct result_1  9"@P.8_  
  { jJpSn[{  
  typedef int result_type; r "^ {?0  
} ; %HRFH  
>PsP y.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3wS{@'  
!  Z e  
template < typename T > kXj%thDx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IZm_/  
  { iwHy!Vi-5  
  do _HT*>-B  
    { /12D >OK  
  act(t); I6]|dA3G  
  } g5EdW=Dt,  
  while (cd(t)); *>=vSRL0_  
  return   0 ; /S]W< 8d  
} 2u[:3K-@,  
} ; "EoC7 1  
62BJ;/ ]  
:'OCQ.[{s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gyW*-:C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @17hB h  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q2I;Ly\3o  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )P^5L<q>|  
下面就是产生这个functor的类: (8!#<$  
67I6]3[ Z  
7k<4/|CQ{  
template < typename Actor > 6 ~b~[gA  
class do_while_actor I#Q Tmg.  
  { o:\RJig<  
Actor act; TtL2}Wdd.%  
public : Jmb [d\ /D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,w.`(?I/  
LE_1H >  
template < typename Cond > $*| :A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jafq(t  
} ; n2bL-  
mm3goIi; Y  
n6gYZd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S7Xr~5>X  
最后,是那个do_ J&{qe@^  
\C3ir&  
?VMj;+'tr  
class do_while_invoker U~8.uldnF  
  { S9Fg0E+J  
public : w;.'>ORC  
template < typename Actor > ZQvpkO7}M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mMqT-jT  
  { u7u8cVF  
  return do_while_actor < Actor > (act); l`2X'sw[/  
} F|*{Ma  
} do_; a;Ic!:L  
{~ yj]+Im  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PUB|XgQDY:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r}i<cyL  
最后来说说怎么处理break和continue %$j)?e  
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。 EXDtVa Ot  
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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