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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k_y@vW3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^K;,,s;0  
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, <89 js87  
TuX#;!p6  
lSbAZ6  
S:t7U %  
  class filler 0|NbU  
  { jo"[$%0`  
public : ]")i~-|R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vKI,|UD&-  
} ; "+7~C6[s  
&[kwM3 95  
qkR.{?x  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +\}]`uS:  
fEgZ/p!g  
KH@M & >=^  
OCR x|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *emUQ/uvf  
vK$T$SL  
JBg",2w |C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %3kqBH!d  
fTH?t_e  
[#)$BXG~y  
N"2@y aN  
二. 战前分析 lffw7T~  
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。 Pp26UWW  
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 Omh(UHZBB  
mX"z$  
(6.0gB$aTu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (s"_NUj6  
  /* --------------------------------------------- */ E8?Q>%_  
vector < int *> vp( 10 ); 0gt/JI($  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H:0-.a^ZS  
/* --------------------------------------------- */ 8LiRZ"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 43 |zjE  
/* --------------------------------------------- */  snN1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g*^"x&  
  /* --------------------------------------------- */ !8P#t{2_|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ch< zpo:  
/* --------------------------------------------- */ B4J^ rzK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VS 8|lgQ  
 {kmaMP  
)"f>cYF  
SYl :X   
看了之后,我们可以思考一些问题: v 7Pv&|  
1._1, _2是什么? ,Cx5( ~kU  
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。 -/FCd(  
2._1 = 1是在做什么? <QszmE  
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。 8n2* z  
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。 LkNfcBa_  
[KCh,'&  
(:@qn+ a  
三. 动工 2{{M{#}S.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C~6aX/:  
[*50Ng>P`  
b7"pm)6  
]C]tLJ!M  
template < typename T > )V9$ P)  
class assignment 5*4P_q(AxD  
  { TmO\!`  
T value; 0w(<pNA  
public :  ~LkReQI  
assignment( const T & v) : value(v) {} r^Gl~sX  
template < typename T2 > lW7kBCsz#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @.MM-  
} ; /i$&89yod  
NO6.qWl  
q9!5J2P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VEz&TPu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o5zth^p[  
{!E<hQ2<$9  
a eP4%h  
~~k IA"U  
  class holder r:YAn^Lg  
  { >.M `Fz.  
public : YBg\L$| n  
template < typename T > ^hZwm8G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y B)1dzU  
  { vA+RZ  
  return assignment < T > (t); `W|2Xi=^5  
} "7gS*v,r  
} ; ;'cv?3Y  
Lu-owP7nB  
r;S%BFMJS  
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: #JTi]U6`  
U:8^>_  
  static holder _1; 6G1Z"9<2*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @dcW0WQ\  
qf7.Sh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C'mmo&Pd  
而不用手动写一个函数对象。 s-k-|4  
eW\_9E)cY  
f'r/Q2{n  
{feS-.Khv  
四. 问题分析 - FE)  
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。 x6F\|nb  
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。 !.p!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @Z.Ne:*J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iiRK3m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZZlR:D  
[i&z_e)  
五. 问题1:一致性 9E (>mN  
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?| cL=P((<K?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RV&2y=eb  
G#l zB`i  
struct holder J"[OH,/_  
  { >) 5rOU  
  // J-u,6c  
  template < typename T > U7:~@eYy  
T &   operator ()( const T & r) const  )?4m}  
  { F3wRHq  
  return (T & )r; BRH:5h  
} PQf FpmG  
} ; rhL<JTS  
 .# M 5L  
这样的话assignment也必须相应改动: 9Z#37)  
s"a*S\a;b  
template < typename Left, typename Right > x<= ;=893  
class assignment Oq!u `g9  
  { HWe.|fH:  
Left l; ;tKL/eI  
Right r; vtvr{Uqo@  
public : ]enqkiS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {5_*f)$[H  
template < typename T2 > pX*mX]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iJsw:Nc  
} ; J qU%$[w  
OU{PVF={   
同时,holder的operator=也需要改动: ` D4J9;|;]  
[N$@nA-d  
template < typename T > V=S`%1dLN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h]'fX  
  { r Ssv^W+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J(l6(+8  
} 2y<d@z:K  
qi/%&)GZ  
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。 fc!%W#-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T;FzKfT|  
^_<pc|1  
return l(rhs) = r; M)b`~|Wt  
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。 1,pg:=N9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _IY)<'d  
~" $9auQtC  
template < typename Tp > tv;3~Y0i  
class constant_t W C`1;(#G  
  { :z"Uw*  
  const Tp t; ZW\h,8%  
public : 3@}_ F<"*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )s^XVs.-  
template < typename T > 5-&P4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q!|71{5U  
  { 7,O^c +  
  return t; _VMJq9.  
} cu""vtK   
} ; "Dy&`  
Bq2}nDP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vJcvyz#%1  
下面就可以修改holder的operator=了 1w5p*U0 ;  
$~9U-B\  
template < typename T > d&U;rMEv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i>w>UA*t  
  { KztF#[64W^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LBM:>d5  
} OZv&{_b_  
GvVuFS>y  
同时也要修改assignment的operator() h2tzv~  
f|apk,o_  
template < typename T2 >  $hN!DHz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;j52a8uE'}  
现在代码看起来就很一致了。 5N[Y2  
M.l;!U!}  
六. 问题2:链式操作 *'`-plS7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3Y r   
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~}+.B0  
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。 \(A>~D8Fo  
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。 'i@Y #F%D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fm2t:,=  
f.8L<<5 c  
template < typename T > x,1&ml5  
struct result_1 =Of#Ps)  
  { {fS/ZG"5<t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lc/2!:g  
} ; #:{u1sq;  
&0o&!P8CB  
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: w!xSYh')  
j5RM S V  
template < typename T > mqE&phF,  
struct   ref KT|$vw2b  
  { t qER;L  
typedef T & reference; UkGUxQ,GU  
} ; G[wa,j^hu  
template < typename T > E@N_~1  
struct   ref < T &> _x>u "w  
  { 8,H  
typedef T & reference; $AX!L+<!  
} ; "OWq]q#  
fY6&PuDf.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +XIN-8  
Aimgfxag  
template < typename T > '7xY ,IY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  k&rl%P  
  { a(<nk5  
  return l(t) = r(t); aFbA=6  
} M9iu#6P  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  %RJW@~!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gfp#G,/B  
C f<,\Aav  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %f^TZ,q$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a{{([uZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7.]xcJmt>'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >uI|S  
最后的布局是: } $OQw'L[  
                Add kgA')]  
              /   \ he!e~5<@y  
            Divide   5 )! OEa]  
            /   \ L >xN7N3&m  
          _1     3 .lj\ H  
似乎一切都解决了?不。 K.1#cf ^'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |}#Rn`*2y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3ldOOQW%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -\r*D#aHBN  
VpD9!;S  
template < typename Right > "Z,'NL>&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iJ#sg+  
Right & rt) const 2.CI^.5&  
  { z*kn.sW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 92S<TAdPP  
} CjD2FnjT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *}LYMrP  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #LcF;1o%o2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 rH & ^SNc  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I*'QD)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =0O`VSb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (B[0BjU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i8EMjLBUR  
]ul]L R%.  
template < class Action > aP2  
class picker : public Action VFRUiz/C  
  { !K3 #4   
public : +A/n <VH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b}axw+  
  // all the operator overloaded (?$}Vp  
} ; $n>.;CV  
)5p0fw  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qy.Mi{=~:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: s%I) +|  
M$|^?U>cm  
template < typename Right > #lF8"@)a-$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %e=BC^VW  
  { m~%IHWO'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {Pdy KgM  
} 8 \%*4L'  
bluhiiATd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :+en8^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。 f%d7?<rw  
U%"v7G-  
template < typename T >   struct picker_maker 3>c<E1   
  { +Z /Pj_.o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pij*?qmeQ  
} ; : 3*(kb1)&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tP7l ;EX4  
  { P>Pw;[b>O  
typedef picker < T > result; ^!?W!k!:V  
} ; B`9'COw  
n:'Mpux  
下面总的结构就有了: qVE6ROSh  
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。 4IIe1 .{  
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。 x2(hp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e=Kf<ZQt  
至此链式操作完美实现。 sBB>O@4  
\za 0?b  
r +d%*Dx  
七. 问题3 3~%9;.I3!  
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。 0LN"azhz  
Z!v)zH\  
template < typename T1, typename T2 > gT?:zd=;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X\V1c$13CK  
  { k0Rd:DxO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E&#cU}ErN  
} yC(xi"!  
Y{6y.F*Q#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M9M~[[   
R:fERj<s  
template < typename T1, typename T2 > MB%yC]w8  
struct result_2 j/ow8Jmc*  
  { ,_F@9Up  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^FIpkhw  
} ; #2^eGhwnI  
2mRm.e9?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? bM+}j+0  
这个差事就留给了holder自己。 <My4 )3  
    1-.6psE  
au1uFu-  
template < int Order > *@^9 ]$*$  
class holder; L9W'TvTwo  
template <> 4|ML#aRz  
class holder < 1 > _H} 8eU  
  { ?:H4Xd7  
public : e5W 8YNA  
template < typename T > {mr!E  
  struct result_1 6F !B;D-Q  
  { : M=0o<  
  typedef T & result; nc4KeEl  
} ; #{-B`FAQ  
template < typename T1, typename T2 > J!YB_6b  
  struct result_2 vz[oy|{F  
  { mu@He&w"  
  typedef T1 & result; @Fvp~]jCb  
} ; .!/w[Z]  
template < typename T > DP_ ]\V<sT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $F2 A  
  { ?d&l_Pa0e  
  return (T & )r; q|r^)0W  
} % 8u97f W  
template < typename T1, typename T2 > oG{0 {%*@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lC|`DG-B  
  { ObnQ,x(  
  return (T1 & )r1; P'l'[Kz{'  
} 4AW-'W  
} ; rvfS[@>v  
76epkiz;=  
template <> %k3A`ClW  
class holder < 2 > 5e1;m6  
  { f=:ycd!  
public : (q o ?e2K  
template < typename T > x *:v]6y  
  struct result_1 ]L)l5@5^  
  { ?DJ/Yw>>3  
  typedef T & result; OYW:I1K<5  
} ; &UrPb%=2H  
template < typename T1, typename T2 > \Hb"bv  
  struct result_2 :O)\+s-  
  { q#D-}R_RN  
  typedef T2 & result; 5NGQWg  
} ; X/Sp!W-H  
template < typename T > {+Zj}3o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^`iqa-1  
  { ^jh c(ZW"  
  return (T & )r; GW{e"b/x  
} g&&-  
template < typename T1, typename T2 > `O,^oD4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f(S9>c2  
  { 94.|l  
  return (T2 & )r2; K4U_sCh#f  
}  KEPNe(H  
} ; *3@ =XY7  
(sDZ&R  
OKi}aQ2R*  
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> >。 y$$|_ l@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S(2_s,J^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fbg:rH\_  
Dm{9;Abs%  
return l(i, j) = r(i, j); p ; ]Qxh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xB :]{9r  
pf% yEz  
  return ( int & )i; /qaWUUf  
  return ( int & )j; /M2U7^9``"  
最后执行i = j; 3R>"X c  
可见,参数被正确的选择了。 #M ;j*IBl*  
>bRoQ8  
`_"loPu  
"50 c<sZSB  
(4f]<Qt  
八. 中期总结 {e!3|&AX  
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: u7nTk'#r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W*;r}!ro  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mswAao<y&x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7?@ -|{  
X*w7q7\8-:  
K0A[xkX6  
tqD=)0Uzs  
ls({{34NF  
slnvrel  
九. 简化 (&i c3/-  
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=}s7$^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J.(mg D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <s=i5t My5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DFMf" _p  
  +-*/&|^等 %w#z   
2. 返回引用。 [Smqe>U 1  
  =,各种复合赋值等 {zIcEN$ ~  
3. 返回固定类型。 NG5k9pJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s|vx2-Cu]  
4. 原样返回。 tP1znJh>y  
  operator, }IRD!  
5. 返回解引用的类型。 .QW@rV:T  
  operator*(单目) 7}L.(Jp9  
6. 返回地址。 * ,L e--t  
  operator&(单目) PR3i}y>  
7. 下表访问返回类型。 A'aYH`j  
  operator[] O03N$ Jq A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nt,:`o |  
  operator<<和operator>> 50e vWD  
uCHM  
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。 a! 3eZ,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LGh#  
qTz5P  
template < typename Left > SFjRSMi  
struct value_return f"-3'kqo  
  { K BlJJH`z{  
template < typename T > /$d #9Uv  
  struct result_1 Y )68  
  { GYrUB59  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ly`\TnC  
} ; R$x(3eyx  
(c S'Nm5  
template < typename T1, typename T2 > *X!+wK-+  
  struct result_2 Gvl,M\c9-  
  { Mw`S.M. B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]tNB^  
} ; G0u H6x?  
} ; *|OUd7P:hU  
m KJO?7tj  
*+%$OH,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^|%N _ s  
XMF#l]P  
下面我们来剥离functor中的operator() CG ,H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BPSi e0  
+3 J5j+  
return l(t) op r(t) uHuL9Q^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JMfv|>=  
return op l(t) oXQI"?^+  
return op l(t1, t2) l!<(}?u9  
return l(t) op \I7&F82e  
return l(t1, t2) op *QT7\ht3  
return l(t)[r(t)] t(99m=9>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p'kB1)~|  
Jq:Wt+a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qFp]jbU  
单目: return f(l(t), r(t));  GPrq(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a+B3`6  
双目: return f(l(t)); 2;7n0LOs}  
return f(l(t1, t2)); =)f.Yf|A*  
下面就是f的实现,以operator/为例 l'1_Fb  
*-3*51 jW  
struct meta_divide G[+{[W  
  { WeIi{<u8R  
template < typename T1, typename T2 > H on,-<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  GG(}#Z5h  
  { b?-KC\}v  
  return t1 / t2; NftR2  
} %~\I*v04  
} ; <Q8d{--o  
bwK1XlfD.s  
这个工作可以让宏来做: &r!jjT  
] V,#>'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ft$ 'UJ% j  
template < typename T1, typename T2 > \ @=?#nB&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7WHq'R{@  
以后可以直接用 !]MGIh#u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &S[>*+}{+  
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 z J V>;  
(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。。。) G)gPL]C0  
BSY7un+`:  
/BrbP7  
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 |~+bbN|b  
`pXPF}T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /~+j[o B  
class unary_op : public Rettype KkSv2 3In  
  { h`D+NZtWm  
    Left l; d z\yP v~  
public : + 7nA; C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,o\~d ?4  
 -K4uqUp  
template < typename T > Lw6}b B`}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HHZrovA#  
      { Ku8qn \2"  
      return FuncType::execute(l(t)); }q)dXFL=I#  
    } DuRC1@e  
{;={ abj  
    template < typename T1, typename T2 > 85{@&T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V7?Pv Q  
      { 2SYV2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nC\LDeKc  
    } N#^o,/  
} ; 1ifPc5j}  
w_#5Na}>d  
?V})2wwP  
同样还可以申明一个binary_op m$bNQ7  
%`j2?rn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WE&"W$0  
class binary_op : public Rettype m</nOf+C  
  { Zv8G[(  
    Left l; 9U!#Y%*T  
Right r; +?Y(6$o  
public : #rx@ 2zi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bz6Zy)&sAL  
B0!W=T\  
template < typename T > 6S?*z `v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;CA7\&L>  
      { A w)P%r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Lu~M=Fh  
    } SA.,Q~_T7  
G=>LW1E|  
    template < typename T1, typename T2 > h|.*V$3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0GnbE2&  
      { BoXGoFn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jek)`D  
    } @W!cC#u  
} ; D?P1\<A~  
-;U3$[T,J7  
XD|vB+j\O  
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 6E.64+PJw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ipJnNy;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6n'XRfQp)&  
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。 vLh,dzuo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D4ud|$s1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !\_li+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1 =9 Kwd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d=:&tOCg2  
下面是修改过的unary_op OEs!H]v  
g}'(V>(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l}mzCIw%  
class unary_op N2`u ]*"0  
  { D(Yq<%Q  
Left l; 3,{tGNl|  
  /yL:_6c-  
public : -W XZOdUjs  
] 73BJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VTxLBFK;  
hG.~[#[&6  
template < typename T > FrD,)Ad8Q  
  struct result_1 ahm@ +/2  
  { 2~SjRIpUw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j!QP>AM|`  
} ; Ov9kD0S  
Zk n1@a  
template < typename T1, typename T2 > 1R"ymWg"  
  struct result_2 9-N*Jhg  
  { yX;v   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s~Od(,K  
} ; 7I<];j  
F#$[jh$  
template < typename T1, typename T2 > ejC== Fkc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X8=s k  
  { i3 n0W1~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2j7e@pr  
} 6GtXM3qtS  
XxEKv=_bc  
template < typename T > LVp*YOq7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Vgl  
  { IMay`us]:8  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8k`rj;  
} ok7yFm1\  
@}@J$ g  
} ; I!sB$=n  
OA3* "d*  
&GH ,is  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R2$;f?;:  
好啦,现在才真正完美了。 f6Io|CZWJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9K5[a^q|My  
@(H  
template < typename Right > ');QmN%J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G\:^9!nwY~  
  { FUj4y 9X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {^VvL'n  
} z`[q$H7?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?Em*yc@WD  
GP\Pk/E  
-w:F8k ~  
7J@D})si  
Ii9@ j1-g  
十. bind *PjW,   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q1?G7g]N  
先来分析一下一段例子 9@."Y>1G  
+aWI"d--h  
4_w+NI,;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &18CCp\3)c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 __,1;=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1 k}U+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 HrZ\=1RB  
我们来写个简单的。 @fWmz,Ngl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UR&Uwa&.  
对于函数对象类的版本: c~+;P(>  
U,4:yc,)s  
template < typename Func > v8xNtUxN  
struct functor_trait 6T5nr  
  { Cq,ox'kGl  
typedef typename Func::result_type result_type; YdK]%%  
} ; PDnwaK   
对于无参数函数的版本: 3./4] _p  
RrDNEwAr  
template < typename Ret > OyG$ ]C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !`G7X  
  { (&G4@Vd  
typedef Ret result_type; ^"h`U'YC  
} ; D{aN_0mT  
对于单参数函数的版本: IP`;hC  
N+9`'n^x  
template < typename Ret, typename V1 > 1cyX9X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /M-%]sayj  
  { Jyx6{O j  
typedef Ret result_type; / ` 7p'i  
} ; ;@@1$mzK  
对于双参数函数的版本: IZ;%lV7t  
: qKxm(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Zx+DW cq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O&!tW^ih  
  { U. 1Vpfy  
typedef Ret result_type; ':fq  
} ; &Oq& ikw  
等等。。。 MT,LO<.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /2&jId  
KbY5 qou  
template < typename Func > K>TdN+Z}=  
struct func_return UpgY}pf}  
  { rZDlPp>BPZ  
template < typename T > #`C ;@#xr  
  struct result_1  @t  
  { DdTTWp/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lbv9 kk[  
} ; !TRJsL8  
a r#p7N  
template < typename T1, typename T2 > eyZ /%4'q  
  struct result_2 `um#}ify#  
  { LX e{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~h] <E  
} ; RpE69:~PV  
} ; Y" s1z<?  
h'x|yy]@3  
1FS Jqad  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GQTMQXn(  
b:Lp`8Du  
template < typename Func, typename aPicker > zA&lJD $0  
class binder_1 Kc*h@#`~oL  
  { v ?)-KtX|  
Func fn; )g:\N8AZK  
aPicker pk; ;$G.?r  
public : 9}FWO&LiB  
3y%B&W,sm  
template < typename T > "SyAOOZ  
  struct result_1 c<j2wKz  
  { -y{o@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d_&R>GmR$  
} ; qWf7k+7G  
K+D`U6&  
template < typename T1, typename T2 > #N%xr'H  
  struct result_2  UfEF>@0  
  { I=wP"(2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kScq#<Y&  
} ; #J]u3*T n|  
dF*@G/p>V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y88FT#hR|5  
ZD] ^Y}  
template < typename T > ewqfs/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^zHBDRsb2F  
  { <8[BB7  
  return fn(pk(t)); BhkJ >4#  
} nZa.3/7dJ  
template < typename T1, typename T2 > z!5^UD8"W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^c}Z$V  
  { sn&y;Vc[$  
  return fn(pk(t1, t2)); `'[u%UE  
} LQ"56PP<  
} ; *ta ``q  
b w!;ZRK  
[rv"tz=  
一目了然不是么? _*1/4^  
最后实现bind w{Wz^=';  
xR2E? 0T  
a&~d,vC  
template < typename Func, typename aPicker > T9\wkb.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p5c^dC{   
  { @CU3V+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _niXl&C  
} -:`$8/A|  
o&1ewE(O]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '$W@I  
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。 s)#FqB8  
&IM;Yl  
十一. phoenix (Bd8@}\u_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NH$a:>  
SsfnBCVR  
for_each(v.begin(), v.end(), tK6z#)  
( d6-a\]gF  
do_ ahA21W` k  
[ Zf |%t  
  cout << _1 <<   " , " kt.z,<w5O  
] W~+ ] 7<  
.while_( -- _1), XKB)++Q=  
cout << var( " \n " ) tT87TmNsA  
) |ul25/B B  
); Mo|[Muj8b  
<\GP\G  
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: 2J =K\ L  
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 LFob1HH*8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9D++SU2 :}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ) f9f_^;  
X>j% y7v  
Oemi}  
template < typename Cond, typename Actor > `:!mPNW#  
class do_while t\E#8  
  { %geiJ z  
Cond cd; T>s~bIzL*e  
Actor act; :l8n)O3  
public : D ::),,  
template < typename T > R>U0W{1NO  
  struct result_1 W/9dT^1y4'  
  { BRbx.  
  typedef int result_type; >4`("#  
} ; XtVx H4q  
l=U@j T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Enn7p9&  
IlJ6&9  
template < typename T > .}S9C]d:a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const okJ+Yl.[?7  
  { 5*u0VabC<  
  do +uKh]RP  
    { vO!p8r F  
  act(t); PXG)?`^NX  
  } S\K;h/;V  
  while (cd(t)); }z1aKa9  
  return   0 ; Y&KI/]ly,L  
} \ni?_F(Y  
} ; A;n3""  
PjNOeI@G  
"2q}G16K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  fy" q  
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。 Yo3my>N&g  
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。 Cqy84!Z<  
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 9Zi}!  
下面就是产生这个functor的类: =#dW^ ?p  
oBiJiPE=`  
A#$oY{"2Y  
template < typename Actor > Y3+DTR0|'  
class do_while_actor iTF`sjL  
  { &2[OH}4  
Actor act; }#5V t  
public : .dX ^3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hAtf)  
b?eIFI&w^l  
template < typename Cond > \,)('tUE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L,c@Z@  
} ; r18eu B%  
reJw&t}Q  
Z8*E-y0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Aon 3G  
最后,是那个do_ P*Va<'{:{  
2%UzCK  
TeaP\a  
class do_while_invoker G(W/.*  
  { z ^t6VFM  
public :  |`[0U  
template < typename Actor > 0w9)#e+JS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TELN4*  
  { <5(P4cm9  
  return do_while_actor < Actor > (act); _0dm?=  
} _|reo6  
} do_; H <41H;m  
ewHk (ru  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %^tKt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wb~B Y  
最后来说说怎么处理break和continue b>SG5EqU@  
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。 TtTp ,If  
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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