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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .2/W.z2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :2-!bLo}&  
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, GtkZ%<KF9  
H#B97IGT  
P |;=dX#-  
(z^9 87G  
  class filler J(kC  
  { ZCDcf   
public : e`;U9Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &I?d(Z=:\  
} ; kRB2J3Nt.  
%-3wR@  
y5N,~@$r  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: { u1\M  
MJG)fFl] O  
nj7\vIR7  
jT:kk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]`\~(*;[W9  
WxS$yUu  
N>',[4pJ|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  6adXE  
rM)-$dZ  
?#VkzT  
=R0#WMf$@  
二. 战前分析 b_-?ZmV^r  
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。 dwmZ_m.  
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 |"k+j_/+  
8&++S> <  
we2D!Ywr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9pq-"?vHY0  
  /* --------------------------------------------- */ SAN/ fnM  
vector < int *> vp( 10 ); k>!A~gfP~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A IsXu"  
/* --------------------------------------------- */ Q#sLIZ8=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u;=a=>05IR  
/* --------------------------------------------- */ _A=Pr _kN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !KmSLr7xU  
  /* --------------------------------------------- */ g:fzf>oQ>p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H(ds  
/* --------------------------------------------- */ ~19&s~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9Xeg &Z|!  
?V(h@T  
$s!2D"wl n  
>l(|c9OWM  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8aa`0X/6  
1._1, _2是什么? #H&`wMZZ:  
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。 j4!oBSp  
2._1 = 1是在做什么? k{.`=j  
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。 >kG: MJj  
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。 zM++ Z*  
Ap9 %5:]  
mE3M$2}  
三. 动工 ec"+Il  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p|VgtQ/ )%  
AOR(1Qyo  
p$zj2W+sN  
S'%!KGVe  
template < typename T > R^tDL  
class assignment hT[w" &3  
  { TW~9<c  
T value; D|X@aUp 8}  
public : (xlA S  
assignment( const T & v) : value(v) {} F!~oJ  
template < typename T2 > ljw>[wNv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GB` G(a  
} ; av4g/7=  
ip2BvN&  
{igVuZ(>en  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E:S (v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kc}&\y  
S$1dXXT  
2j*o[kAE  
Yp8GW1@  
  class holder Nk&$b  
  { aW7)}"j4  
public : O`Ge|4  
template < typename T > KImazS^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8ZvozQE  
  { t+m ug  
  return assignment < T > (t); -KFozwr5/  
} zIh`Vw,t0  
} ; m{ C  
Y+ea  
FvV:$V|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rT{+ h}vO  
Z{spo=  
  static holder _1; [{cMEV&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =#sr4T  
Uh8c!CA8:\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "[p-Iy1  
而不用手动写一个函数对象。 \1cJ?/$_Of  
?(P3ZTk?.  
:igURr  
V j"B/@  
四. 问题分析 j SXVLyz  
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。 KI~M.2pk  
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。 n0< I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )%=oJ!)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >r~!'Pd!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gQ~X;'  
:;u?TFCRx  
五. 问题1:一致性 89X`U)Ws  
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?| "L~qsFL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sQ>L3F;A`  
~ (/OB w  
struct holder F)^:WWVc#  
  { ?Z[`sm  
  // >{huaN B  
  template < typename T > ew{(@p+$  
T &   operator ()( const T & r) const B0#JX MX9  
  { 6N {|;R@2  
  return (T & )r; 6 s1lf!  
} c2d=dGP>~f  
} ; Hj^_Cp]@*  
y7WO:X&  
这样的话assignment也必须相应改动: Aq:1  
`UDB9Ca  
template < typename Left, typename Right > D4e!A@LJ  
class assignment tp3]?@0  
  { f=/IwMpn  
Left l; )Me$BK>  
Right r; A6# 5 z  
public : 1Xj>kE:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *aT\V64  
template < typename T2 > )mF;^3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vS_Ji<W~E  
} ; v"N%w1`.e  
qL?`l;+  
同时,holder的operator=也需要改动: |H7f@b]Sk  
uDXRw*rTv  
template < typename T > y o |"-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sAec*Q(R  
  { LIZsDTU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); % A8dO+W  
} E+xC1U 3  
HbXYinG%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]E!b&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /a:sWmxMT  
sp'f>F2]  
return l(rhs) = r; d iGkwKj  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 jdWA)N}kDG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dZ"w2ho  
1L\\](^ 3  
template < typename Tp > #2\ 0#HN  
class constant_t xpjv @P  
  { aHdXlmL  
  const Tp t; 3(n+5~{e  
public : <1(j&U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =@E X!]=x  
template < typename T > (h3f$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Oj?  |g_  
  { IGC:zZ~z  
  return t; O${B)C,  
} N,M[Opm  
} ; LWp#i8,  
0v/}W(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z1R_a=7  
下面就可以修改holder的operator=了 PH]/*LEj  
0M_~@E*&  
template < typename T > jj$D6f/mOG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7g&"clRGO  
  { oPCtLz}z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [9U: :  
} y>YQx\mK  
&W@#p G  
同时也要修改assignment的operator() P UJkC  
48 n5Y~YS  
template < typename T2 > gc KXda(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >.X& v  
现在代码看起来就很一致了。 ?\7$63gBH  
^;@Q3~DpP%  
六. 问题2:链式操作 Y)oF;ko:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^vA"3Ixb!  
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。 $>csm  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }> pNf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 luj UEHzp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7j22KQ|EX^  
|k ]{WCD]  
template < typename T > S(\<@S&  
struct result_1 w#Di  
  { R@[gkj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q?uHdmY*X  
} ; C@#KZ`c)  
N!#0O.6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: aI'MVKwMk  
TyG;BF|rwk  
template < typename T > UcI;(Va  
struct   ref b|'{f?  
  { ,K>q{H^  
typedef T & reference; 4[o/p8*/  
} ; cU  
template < typename T > c?H@HoF  
struct   ref < T &> e#/SFI0m  
  { 5_ \+8A*  
typedef T & reference; V9%!B3Sb  
} ; jM%8h$&E  
-Y=o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qf:#{~/  
9iy3 dy^  
template < typename T > Q`{2 yU:r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c ?(X(FQ  
  { 2iV/?.<Z&  
  return l(t) = r(t); b\9MM  
} o NqIrYH'  
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。 ]?3-;D.eG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J'H}e F`  
n&N>$c,T27  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !x@3U^${  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V[RsSZx =  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dtDT^~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zHu w[  
最后的布局是: \zMx~-2oN  
                Add _Q=h3(ZI  
              /   \ w$1B|7tX;2  
            Divide   5 Ht_7:5v&   
            /   \ |JVp(Kx  
          _1     3 #P)(/>nF  
似乎一切都解决了?不。 u P&<  
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。 Mr6q7  
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。 l?Qbwv}  
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: ^|j @' @L  
*<"#1H/q  
template < typename Right > GJo`9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oT}-i [=}  
Right & rt) const wk[4Qsk<  
  { }xG~ a=,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p1`") $  
} p.@_3^#|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 > %B7/l$  
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。 X7Z=@d(  
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。 lV ra&5  
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。 :|PI_ $4H  
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。 .wvgH i  
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? $z[r (a^a  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: kX8Ey  
L+N;mI8  
template < class Action > 5`QN<4?%  
class picker : public Action dc=~EG-_rM  
  { >tQ$V<YB  
public :  57`*5X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YU6D;  
  // all the operator overloaded 9J4gDw4<  
} ; 55K(]%t  
l1uv]t <  
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。 $_orxu0W  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: O Zn40"`  
l`(pV ;{W  
template < typename Right > \F5d p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8=Aoj% l#  
  { W%_Cda5,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >V|KS(}s  
} y??^[ sB  
q2}6lf,J K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cOrFe;8-.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m&{%6  
A=bBI>GEYP  
template < typename T >   struct picker_maker {O"N2W  
  { oF {u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -(1GmU5v(  
} ; hreG5g9{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V:*6R/Ft  
  { w3E#v&"=Y  
typedef picker < T > result; -![>aqWmj1  
} ; </-aG[Fi  
a"bael  
下面总的结构就有了: #.W^7}H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?f&O4H  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gv}J"anD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }Jm~b9j  
至此链式操作完美实现。 D\-D ~G]x  
>#EOCo  
+5xk6RP   
七. 问题3 I6lWB(H!u  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n1r'Y;G  
R!y`p:O C  
template < typename T1, typename T2 > ka?EXF:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KbM1b  
  { o|bm=&f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FQqk+P!  
} V PaW-o  
rPXy(d1<`S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;JV(!8[  
3\E G  
template < typename T1, typename T2 > '8V>:dy>  
struct result_2 -W'T3_  
  { cZ l/8?dj}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l invK.Lf  
} ; } 3JOC!;;  
'Fr"96C$  
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? PCs`aVZ  
这个差事就留给了holder自己。 l,@rB+u  
    #Zj3SfU~`  
.ovG_O  
template < int Order > "?r_A*U  
class holder; \?~cJMN  
template <> (Y:?qy  
class holder < 1 > AZf$XHP2  
  { +XoY@|Djd  
public : =kDh:&u%  
template < typename T > +Vw]DLWR  
  struct result_1 Y |'}VU  
  { M=#'+CF}W  
  typedef T & result; CA]u3bf~  
} ; 2kW*Z7@D  
template < typename T1, typename T2 > A| s\5"??  
  struct result_2 ;nbbKQ]u  
  { G' 0JK+=o  
  typedef T1 & result; s~g0VNu Y  
} ; R@A"U[*  
template < typename T > [|tlTk   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #H-EOXy  
  { kJk6lPSqi7  
  return (T & )r; b<8,'QgB  
} E:ti]$$  
template < typename T1, typename T2 > Ck>{7 Gw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |?<^4U8  
  { f`bRg8v  
  return (T1 & )r1; 4H_QQ6  
} e=sV>z>  
} ; Yc2dq e>  
0}qnq"  
template <> a2SXg A  
class holder < 2 > :]uz0s`>  
  { ?4H>1Wkb  
public : JN> h:  
template < typename T > h)pYV>!d  
  struct result_1 DW >|'w%  
  { =cWg 39$(I  
  typedef T & result; @ @"abhT  
} ; JL!:`#\  
template < typename T1, typename T2 > (g3@3.Kk)  
  struct result_2 5j>olz=n}  
  { f(E[jwy  
  typedef T2 & result; &@fW6},iW  
} ; xFp?+a  
template < typename T > 9^1li2zk{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @~C C$Y$  
  { ,&iZ*6=X?0  
  return (T & )r; 0P^&{ek+)  
} Qv;q*4_  
template < typename T1, typename T2 > M%v 6NxN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IXC2w *'m  
  { a+,zXJQYq  
  return (T2 & )r2; :b"&Rc&s.  
} ^F g!.X_  
} ; oz&RNB.K  
4b  1a?  
"9O8#i<Nr  
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> >。 DyM<aT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h {VdW}g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K8 Hj)$E61  
#8r1<`']!  
return l(i, j) = r(i, j); Rgb&EnVW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =i:,")W7=  
{+jO/ZQu5  
  return ( int & )i; @Zw[LIQ*  
  return ( int & )j; "w{$d&+?ag  
最后执行i = j; _WN\9<  
可见,参数被正确的选择了。 0;tu}]jnN  
>Y=qSg>Ik  
sfzDE&>'  
0 `$fs.4c  
Z=9gok\  
八. 中期总结 &}!AjA)  
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: SlI wLv^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EpB3s{B"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DA^!aJ6iF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =?[:Nj636  
(CrP6]=  
?yKG\tPhM  
`2hLs _  
n*rXj{Kt  
VYnB&3 %DF  
九. 简化 x{9$4d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,jdTe?[*^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cQrXrij;!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l0=VE#rFl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N fND@m{/  
  +-*/&|^等 ', P_a,\  
2. 返回引用。 9;fs'R  
  =,各种复合赋值等 TF~cDn  
3. 返回固定类型。 " 1%\Fil  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JQ9+kZ  
4. 原样返回。 .$a|&P=S  
  operator, 'RZ0,SK'  
5. 返回解引用的类型。 cS(=wC  
  operator*(单目) ?D['>Rzu  
6. 返回地址。 Qb8Z+7  
  operator&(单目) o]@'R<F(u  
7. 下表访问返回类型。 ?G 'sb}.  
  operator[] 2?kVbF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D*t[5,~j  
  operator<<和operator>> 58t~? 2E  
h(p c GE  
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:Wd ,3_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p<c1$O*  
@T] G5|\ok  
template < typename Left > S2:G#%EAa  
struct value_return bKk7w#y  
  { iz3Hoj  
template < typename T > uLr-!T  
  struct result_1 8\rAx P}=  
  { wowWq\euY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ? kCo/sW  
} ; &(h@]F!  
L~*nI d  
template < typename T1, typename T2 > T@mYHKu  
  struct result_2 Mo]aB:a  
  { >%A~ :  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y(X^wC  
} ; zI CAV -&  
} ; Daq lL  
oF_ '<\ly=  
?f:ND1jU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y=zs6HaS  
y\Wp} }  
下面我们来剥离functor中的operator() .t.4y. 97  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ='6@^6y  
p~OX1RBI  
return l(t) op r(t) ?dmw z4k0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n^` `)"  
return op l(t) :PNhX2F  
return op l(t1, t2) vHN/~k#  
return l(t) op \m(>Q  
return l(t1, t2) op MbeK{8~E%l  
return l(t)[r(t)] Z/LYTo$Bz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9Us'Q{CD   
vdd>\r)v  
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: [a7S?%>Bh  
单目: return f(l(t), r(t)); ]L?WC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;iz3Bf1o  
双目: return f(l(t)); -qG7,t  
return f(l(t1, t2)); 1;HL=F  
下面就是f的实现,以operator/为例 2]}e4@{  
mh35S!I3I^  
struct meta_divide 5hfx2 O)  
  { J9P\D!  
template < typename T1, typename T2 > G Q}Rxu]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;ZTh(_7  
  { p1s|JI  
  return t1 / t2; [6)vD@  
} dTqL[?wH?  
} ; xP &@|Ag  
W?0u_F  
这个工作可以让宏来做: z8 K#G%,:  
vH@$?b3VP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5uU{!JuSa  
template < typename T1, typename T2 > \ E//*bmww  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6>b'g ~I  
以后可以直接用 :Yn{:%p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $x2G/5?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0OBwe6*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) RQ,X0 pS  
qWJa p-hb  
{'cdi`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :<uCi\9(  
LG'1^W{a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :|Bzbn=N2  
class unary_op : public Rettype t![972.&  
  { n6{nx[%7N7  
    Left l; BR tT 7  
public : Tx(=4ALY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7eG@)5Uy  
,.V=y%  
template < typename T > aZCxyoh+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D!D}mPi[  
      { 1~[GGl  
      return FuncType::execute(l(t)); ~e=KBYDBu  
    } 'Me(qpsq  
8xHjdQr  
    template < typename T1, typename T2 > }R`}Ey|{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '8b=4mrbH  
      { hroRDD   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F8B:P7I  
    } 8},fu3Z  
} ; JB HnJm  
r6 L  
!%QbE[Kl>  
同样还可以申明一个binary_op Tx/KL%X  
!={QL:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]% UAN_T  
class binary_op : public Rettype n yNHjn |W  
  { :U-yO 9!j  
    Left l; W |+&K0M  
Right r; \p\rPf Y{>  
public : dq3"L!0u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aW b5w  
"~T06!F45  
template < typename T > <"`P;,S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !&o>zU.  
      { =A; 79@bY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j4h?"  
    } K\$z,}0  
)`zfDio-1V  
    template < typename T1, typename T2 > ||.Ve,<:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #e6x_o|  
      { nG"Ae8r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }:+P{  
    } a!:R_P}7  
} ; LsNJ3oy  
/7C %m:  
cQ/T:E7$`  
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 s=n_(}{ q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <@=w4\5j9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,tuZ_"?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。 ;T WYO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1JN/oq;  
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。。。 %`:+A?zL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KQ.cd]6  
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) YHr<`Q</  
下面是修改过的unary_op 5fK<DkB$>:  
vo2TP:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PSa"u5O  
class unary_op  U66oe3W  
  { K|.!)L  
Left l; .,SWa;[iB  
  \K(# r=  
public : dH0wVI<z  
x[2eA!NC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &qZ:"k  
YQ5d!a.  
template < typename T > [R Hji47  
  struct result_1 #NWc<Dd  
  { XwdehyPhT2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H/Ov8|  
} ; <(caY37o6)  
#:/-8Z(0  
template < typename T1, typename T2 > Xr pnc 7  
  struct result_2 ,U'E!?=:VS  
  { x<{)xP+|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `d:cq.OO  
} ; BmFs6{>~c  
n\H.NL)  
template < typename T1, typename T2 > 6-uB[$ko  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D i #Em[  
  { o<%s\n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sxQMfbN  
} S31+ j:"  
G-sA)WOF  
template < typename T > y&+Sp/6BYA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 44cy_  
  { ]}dAm S/  
  return OpClass::execute(lt(t)); NeY,Of|  
} woR }=\K  
T13Jno  
} ; .R {P%r  
B!z5P" C(~  
I?i,21:5  
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 CT#N9  
好啦,现在才真正完美了。 ~UV$(5&-  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,Mw;kevw  
yS(tF`H[  
template < typename Right > 00@y,V_]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Tta+qjr  
  { @60/IE{-v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -m>ng E~q  
} qW:\6aEG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &sJ%ur+G  
/|{~GD +A&  
9`sIE_%+  
]Q0+1'yuK  
p*]nCUs}n  
十. bind w.\#!@kZ!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 4vRIJ}nQ  
先来分析一下一段例子 _D?`'zN  
dz Z75  
fQOh%i9n5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :i:M7}r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IEW[VU)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 | WMq&-$D  
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。 >pn5nn1a  
我们来写个简单的。 tXnD>H YV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j #)K/`  
对于函数对象类的版本: 6@o *"4~Q  
h ?%]uFJC  
template < typename Func > xiG_l-2l  
struct functor_trait DG"Z:^`*  
  { \Lu] %}  
typedef typename Func::result_type result_type; 3F6=/  
} ; C!}9[X!7@:  
对于无参数函数的版本: u|]`gsFZ\  
%t\ ~3pw=  
template < typename Ret > p8Wik<'^  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  MUd 9R  
  { _ -/<bO  
typedef Ret result_type; AjA.="3  
} ; #q%V|Ajq  
对于单参数函数的版本: ",qJG]_ <  
9n[ovX 7n!  
template < typename Ret, typename V1 > s0x;<si_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #y&O5    
  { L@HWm;aN  
typedef Ret result_type; n:wZL&ZV0  
} ; Gt;59}  
对于双参数函数的版本: 1ti4 ZM  
OwM.N+ z#T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1W +QcK4k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D/-$~u_o  
  { L H`z '7&/  
typedef Ret result_type; KnuQ 5\y  
} ; Fz4g:8qdA  
等等。。。 KcQe1mT!+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K-b'jP\  
Pe_FW8e#J  
template < typename Func > 'u{DFMB-A  
struct func_return d]6#pSE  
  { }\Mmp+<  
template < typename T > J<'I.KZ\z  
  struct result_1 o|BEY3|  
  { Gv3AJ'NL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `<:D.9vO "  
} ; 5<y pK`Kq  
I6E!$ }  
template < typename T1, typename T2 > ^|1)6P}6  
  struct result_2 evBr{oi@  
  { z;VabOr^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oj1,DU  
} ; P@z,[,sy"$  
} ; ]TmxCTVL  
!:^lTvYWZH  
z3:tSjF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  e ):rr*  
(\M&Q-xZ  
template < typename Func, typename aPicker > CgO&z<A!&  
class binder_1 M'4$z^@Z  
  { g/ict 2!  
Func fn; 9cm9;  
aPicker pk; 5#v|t\ {  
public : C`0;  
M@/Hd0$  
template < typename T > ^ |^Q(  
  struct result_1 =,-&h V  
  { ]wQ#8}zO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BL^8gtdn  
} ; Z `)}1|~B  
|Vs?yW  
template < typename T1, typename T2 > <8Zm}-U  
  struct result_2 n rpxZA  
  {  \tWFz(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lp;= f  
} ; D!oELZ3  
,{br6*E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GDW$R`2  
Uxyj\p  
template < typename T > /.u0rxoRP}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >[ox|_o  
  { =#"ZO  
  return fn(pk(t)); `bdCom  
} Dr!g$,9  
template < typename T1, typename T2 > ?U`~,oI0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dlx "L%  
  { UpU2H4  
  return fn(pk(t1, t2)); Iw<: k  
} dk^Uf84.Gr  
} ; 7O,y%NWaK  
}RvP*i  
oe8sixZ[  
一目了然不是么? 2yyJ19Iul  
最后实现bind ^U`Bj*"2  
VHlN;6Qlff  
-W:te7  
template < typename Func, typename aPicker > ,L"1Ah  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h!L/ZeRaV  
  { w<ol$2&B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); / ao|v  
} !Deg!f\g  
BSGC.>$s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wewYlm5@  
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。 VNmQ'EuV}2  
gJ8+HV  
十一. phoenix fgW>U*.ar  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uP-I7l0i1  
v{Rj,Ou  
for_each(v.begin(), v.end(), /Y>$w$S  
( !4(X9}a  
do_ U;7Cmti"  
[ :|\{mo1NB  
  cout << _1 <<   " , " ]R$ u3F  
] I+?9}t  
.while_( -- _1), B3lP#ckh  
cout << var( " \n " ) m;S!E-W  
) oA ;sP'  
); O{^ET:K@  
Vk/!_)  
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: 1FCHqqZ=  
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 'V=i;2mB*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :q.g#:1s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tR,&|?0  
;w/|5 ;{A;  
NT^m.o~4  
template < typename Cond, typename Actor > oM&}akPE  
class do_while B J0P1vh6M  
  { }'y=JV>l  
Cond cd; q;^Q1[Ari  
Actor act; W_%p'8,  
public : c/G4@D>  
template < typename T > <@DF0x!  
  struct result_1 1gA9h-'w  
  { Qd %U(|  
  typedef int result_type; ,-11w7y\  
} ; Y-Zw'  
GI~JIXHTQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yZ_6yJw3}  
h&t/ L  
template < typename T > o1m+4.-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yBJf'-K  
  { g69^D  
  do J-6l<%962%  
    { 3N(5V;ti  
  act(t); X7cqAi  
  } <}G*/ z?/  
  while (cd(t)); 0%Y8M` ~s7  
  return   0 ; +:a#+]g  
} =i4%KF9 x  
} ; PJ-EQ6W  
jf`QoK  
)(?,1>k`Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jvI!BZ  
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。 ^/0c`JG!x  
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。 l@ amAusE  
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。 qT<OiIMj^  
下面就是产生这个functor的类: Y ]xFe>  
D#=$? {w  
}#u.Of`6"  
template < typename Actor > X=8CZq4  
class do_while_actor !CBvFl/v  
  { \gBsAZE  
Actor act; U?bQBHIC  
public : *{t]fds  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ix-bJE6+I,  
>TB"Ez09  
template < typename Cond > <}\!FuC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V<:)bG4;d  
} ; F9Hxqa#1T  
f,jN"  
\jkMnS6FvL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?06+"Z  
最后,是那个do_ SBf8Ipe  
9!``~]G2  
x1@`\r#0  
class do_while_invoker u8w4e!rKo6  
  { `X["Bgk$!T  
public : S%^*h{9u"  
template < typename Actor > %kHeU=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0eGz|J*7  
  { vKcZgIR  
  return do_while_actor < Actor > (act); IL]Js W  
} #j+0jFu  
} do_; qZV.~F+  
0^0Q0A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U#qs^f7R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TrYt(F{t  
最后来说说怎么处理break和continue 0r=KY@D  
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。 n$*e(  
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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