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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :%J;[bS+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9v`sSTlSd  
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, <(@S;?ZEW  
 8Cp@k=  
Z\`SDC  
|yO%w#  
  class filler /eH37H  
  { Vn kh Y  
public : ?xH{7)dO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wU!-sf;]y  
} ; BXU0f%"8U  
EK=0oy[  
(?8i^T?WP=  
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: ru2M"]T  
EC8Z. Uu  
8)?&eE'  
Dt[+HCCY:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -.? @f tY  
b<4nljbx  
3%(r,AD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Be@g|'r  
R|(X_A  
I50Ly sM  
1c#\CO1l  
二. 战前分析 \9OKf|#j  
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。 \RR` F .7  
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 A32Sdr'D  
?2da6v,t  
f!yl&ulKU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -hW>1s<  
  /* --------------------------------------------- */ Xwo+iZ(a  
vector < int *> vp( 10 ); "Hz%0zP&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $`W3`}#fM  
/* --------------------------------------------- */ }"WovU{*s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (_ :82@c  
/* --------------------------------------------- */ Zl&ED{k<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HP_h!pvx  
  /* --------------------------------------------- */ 9y&;6V.'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pXlqE,  
/* --------------------------------------------- */ 2e1%L,y{W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YYFS ({  
Cq/u$G  
n:wAxU  
_;5zA"~c#@  
看了之后,我们可以思考一些问题: q?mpvpL G  
1._1, _2是什么? eq%cRd]u  
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。 xS%&l)dT  
2._1 = 1是在做什么? IoJI|lP  
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。 O>h h  
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。 0lniu=xmQ-  
8g)$%Fy+N  
zF^H*H  
三. 动工 .hxFFk%5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]!sCWR  
6?%$e$s  
F%$q]J[  
"@ ^<~bw  
template < typename T > -QJ8\/1>  
class assignment j*|0#q;e6  
  { ktynIN  
T value; ca3zY|Oo  
public : h>*3i#  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3GKKC9C6  
template < typename T2 > k3t]lG p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K]B`&ih  
} ; |pBFmm*  
:TP4f ?FA  
R'tvF$3=i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A9@coP5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zL}`7*d:v  
--"5yGOL  
[^}bc-9?i  
8$]SvfX  
  class holder YI*H]V%w  
  {  G$'UK  
public : 9]ZfSn)  
template < typename T > %hBwc#^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q({-C  
  { Tf!6N<dRXR  
  return assignment < T > (t); VByA6^JR  
} :d35?[  
} ; TAOsg0  
;PG= 3j_  
<5j%!6zo  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }jC^&%|  
E A55!  
  static holder _1; 0[d*Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AU)\ lyB  
XY6Sm{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QR(;a:  
而不用手动写一个函数对象。 hP WP6;Z  
QA^FP8!j  
/SM 7t_  
?o6#i3k#'  
四. 问题分析 eB9&HD:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 zBq&/?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A7#nBHwxZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ucz~y! 4L{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vJi<PQ6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A =Z$H2  
?8s$RYp14  
五. 问题1:一致性 5`e;l$ M`  
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?| ](n)bF+ym  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !PeSnO  
p`\>GWuT!  
struct holder  _}JMBIq$  
  { o[eZ"}~  
  // 9^H.[t  
  template < typename T > h,&{m*q&  
T &   operator ()( const T & r) const ep},~tPZn  
  { V8WSJ=-&  
  return (T & )r; Z*b l J5YC  
} wE<r'  
} ; [+W<;iep  
X-" +nThMn  
这样的话assignment也必须相应改动: N}#"o  
icIWv  
template < typename Left, typename Right > C .B=E"e  
class assignment ^yl}/OD  
  { /%jX=S.5h<  
Left l; ;K>'Gl  
Right r; H{i|?a)  
public : U}Puq5[ ?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pZ*%zt]-a  
template < typename T2 > h:G>w`X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [FF}HWf  
} ; nTtEv~a_n  
!wEe<],  
同时,holder的operator=也需要改动: #1*7eANfr  
pJ1\@G  
template < typename T > \I}EWI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qa:[iF  
  { 0k5uqGLXe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k$f2i,7'  
} 4:**d[|1  
+hispU3ia  
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。 OXKV6r6f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %;u"2L0@  
>/ A'G  
return l(rhs) = r; +`1~zcu  
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。 OR $i,N|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ue+{djz[4  
z>y# ^f)r  
template < typename Tp > #rr!A pJ  
class constant_t 0J466H_d{  
  { S#yGqN0i  
  const Tp t; a%kvC#B  
public : ,g0t&jITo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Np$&8v+en  
template < typename T > o-l-Z|)7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FZ]+(Q"]:  
  { YXqYIG.G  
  return t; ,=G]tnsv^  
} dcq18~  
} ; :06.b:_  
/|H9Gm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3 4%B0  
下面就可以修改holder的operator=了 ^LB]  
z'1%%.r;FM  
template < typename T > %*Mr ^=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S|@/"?DC  
  { N`?/kubD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0T(+z)Ki  
} 3>MILEY^  
,3-^EfccW  
同时也要修改assignment的operator() @b.,pwZF  
C'gv#!Q  
template < typename T2 > bnanTH9-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?ILjt?X8  
现在代码看起来就很一致了。 nsVLgTbx  
jC}HNiM78  
六. 问题2:链式操作 $%31Gk[I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |=,jom  
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。 (5th   
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。 {dRZ2U3  
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。 6`7bk35B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]63! Wc  
IDos4nM27]  
template < typename T > $$o(  
struct result_1 oq$#wiV"Q  
  { yoF*yUls^E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sSGXd=":  
} ; x6!Q''f7  
A:Gd F-;[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <,/7:n  
z6d0Y$A G  
template < typename T > %3t;[$n#  
struct   ref xHaz*w1|  
  { uCuB>x&  
typedef T & reference; M&faa7  
} ; QT%vrXzz  
template < typename T > OA\] |2 :  
struct   ref < T &> a.?U $F  
  { ~Sm6{L  
typedef T & reference; ]' Ho)Q  
} ; OUGkam0UK  
h. ftl2>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }KIS_krs  
fXl2i]L(^B  
template < typename T > C%]qK(9vvd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #s\kF *  
  { aTeW#:m  
  return l(t) = r(t); @0t[7Nv-1  
} $)9|"q6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "cBqZzkk9j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lq;iR  
4L{]!dox  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 > 3(,s^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gg%)#0Zi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^_P?EJ,)`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 whHuV*K}  
最后的布局是: f>ktv76  
                Add n4+q7  
              /   \ `0M6<e]C  
            Divide   5 k[a<KbS  
            /   \ m$v >r\*X  
          _1     3 +5Dc5Bl  
似乎一切都解决了?不。 GQA\JYw|oY  
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。 9"gu>  
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。 m0v .[61  
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: M | "'`zc  
q6nRk~  
template < typename Right > > .K%W *t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P\6:euI  
Right & rt) const a9{NAyl<oo  
  { V!^0E.?a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ."B{U_P&  
} SN L-6]j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +YW;63"o  
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。 `#`jU"T|  
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。 X~"p]V_  
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。 c6c@ Xd V  
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。 o}/|"(K  
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? Ma$~B0!;s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l*&N<Yu  
3rMJC\h  
template < class Action > Kn@#5MC rU  
class picker : public Action 2=8PA/  
  { H2#o X  
public : 9Scg:}Nj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dz +Dk6"R  
  // all the operator overloaded ,~ZD"'*n6g  
} ; -PSgBH[  
ku]?"{Xx  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 URbB2 Bi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Jx}-Y* o  
~:f..|JM  
template < typename Right > m26YAcip}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +>!nqp  
  { \$Wpt#V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u?dPCgs;h  
} U 887@-!3  
'xkl|P>=],  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3Z*o5@RI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {CBb^BP  
=dKjTBR S'  
template < typename T >   struct picker_maker { ,c*OR  
  { "H`Be  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z10}xqi!X  
} ; *DfOm`m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dr=Q9%  
  { Rb:<?&7ZzN  
typedef picker < T > result; 76<mP*5  
} ; y||RK` H  
_Q I!UQdW  
下面总的结构就有了: u4SL:IH{D  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 EUcD[Rv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 BPt? 3tC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wDW%v@  
至此链式操作完美实现。 *w*>\ZhOm  
-XCs?@8EQ  
>Q=^X3to  
七. 问题3 9.M'FCd~M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R3|4|JlGR  
\#dacQ2E@  
template < typename T1, typename T2 > N\|z{vn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] T]{VB  
  { ^&1O:G*"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &U|c=$!\  
} !vRZh('R  
b-  t  
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: f ?k0(rl  
h L [eA  
template < typename T1, typename T2 > W>d)(  
struct result_2 %ZWt 45A  
  { vZTXvdF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^-k"gLg  
} ; P o@;PR=  
=r ^_D=  
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? |R@T`dW  
这个差事就留给了holder自己。 U[?_|=~7  
    T pF [-fO  
DWKQ>X6  
template < int Order > MU a[}?  
class holder; QE[<Y3M  
template <> .aY $-Y<  
class holder < 1 > !KK`+ 9/  
  { c5WMN.z  
public : pl&nr7\  
template < typename T > ur'<8pDb$  
  struct result_1 Kh$"5dy  
  { #d\&6'O  
  typedef T & result; S5 q1M n  
} ; 3_XLx{["'  
template < typename T1, typename T2 > ;n(f?RO3X  
  struct result_2 a,RCK~GR  
  { 5qQMGN$K  
  typedef T1 & result; vQi=13Pw  
} ; PZ8,E{V  
template < typename T > 5<ruN11G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k B]`py!  
  { L7 }nmP>aR  
  return (T & )r; ; o_0~l=-/  
} /ie&uW y  
template < typename T1, typename T2 > ~ `qWE u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L@(. i  
  { 0x-g0]  
  return (T1 & )r1; TxG@#" ^g}  
} pK3A/ry<  
} ; CipDeqau2  
gU x}vE-  
template <> 8N'hG,  
class holder < 2 > {ac$4#Bp[B  
  { ]}rNxT4<  
public : T@yQOD7  
template < typename T > BkXv4|UE  
  struct result_1 xNOKa*  
  { . i4aM;Qy  
  typedef T & result; zT,@PIC(  
} ; WC~;t4  
template < typename T1, typename T2 > OmWEa  
  struct result_2 f't.?M  
  { K)Lo Z^x0)  
  typedef T2 & result; mv8H:T  
} ; Gr2}N"X=  
template < typename T > %BkE %ZcZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uKk#V6t#  
  { 'D5J5+.z  
  return (T & )r; :zKW[sF  
}  1}=D  
template < typename T1, typename T2 > T"Y#u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iLSUz j`  
  { <7J3tn B  
  return (T2 & )r2; 2w7$"N  
} 3O$l;|SX  
} ; `Uz.9_6  
~3:hed7:  
YTefEG]|q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #  `E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Cb{D[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m6e(Xk,)  
:P_h_Tizv  
return l(i, j) = r(i, j); 8+oc4~!A@n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X^eyrqv  
Ljz)%y[s  
  return ( int & )i; 2T2<I/")O  
  return ( int & )j; G^)]FwTs  
最后执行i = j; a^J(TW/  
可见,参数被正确的选择了。 ]C,j80+pK  
%;QK5L   
Hl8-q!  
' /HShS!d  
L1RD`qXu.  
八. 中期总结 WS n>P7sY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: YM_[   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _9lMa 7i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^\gb|LEnK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cu#n5SF*  
?{TWsuP7  
\2y/:  
PM84Z@Y  
Jl\xE`-7  
X2A k  
九. 简化 Fw&ImRMk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PdO"e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qA7,txQ:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L%v@|COQ3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]j7`3%4uK  
  +-*/&|^等 qLL rR,:  
2. 返回引用。 GqCBD-@4v.  
  =,各种复合赋值等 tjtvO@?1-  
3. 返回固定类型。 d {U%q d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +&G(AW  
4. 原样返回。 |"LHo  H  
  operator, fU$Jh/#":  
5. 返回解引用的类型。 P I"KY@>H  
  operator*(单目) ZUHW*U.  
6. 返回地址。 @~hy'6/  
  operator&(单目) k)>H=?mI  
7. 下表访问返回类型。 Ql5bjlQdO  
  operator[] o i'iZX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ),N,!15j,  
  operator<<和operator>> KU$,{Sn6@  
"7%jv[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 BT [|f[1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f u\j  
m@+v6&,  
template < typename Left > =p.avAuSn  
struct value_return FA-cTF[,(  
  { K]$PRg1| 3  
template < typename T > ^O7sQ7V"f=  
  struct result_1 j$Ndq(<tG  
  { Nut&g"u2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >A{Dpsi\  
} ;  Q(w;  
pl r@  
template < typename T1, typename T2 > Gz{%Z$A~o  
  struct result_2 kB@gy}  
  { Lm}.+.O~d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?=Ceo#Er  
} ; -b!Z(}JK  
} ; ^)]U5+g?  
F,S)P`?  
u=nd7:bv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K.QSt  
zl8M<z1`1  
下面我们来剥离functor中的operator() i=<;$+tW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cu>(;=  
}6a}8EyFP  
return l(t) op r(t) b EcN_7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *ilh/Hd>  
return op l(t) )I*(yUj  
return op l(t1, t2) eV}"L:bgJ  
return l(t) op B \R X  
return l(t1, t2) op ShC$ue?Q  
return l(t)[r(t)] ' :_9o5I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ktfm  
w3q'n%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: mTu>S  
单目: return f(l(t), r(t)); 9+9g(6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yOz6a :r  
双目: return f(l(t)); ' 8)kFR^9  
return f(l(t1, t2)); 8'@5X-nD  
下面就是f的实现,以operator/为例 15J"iN2"W  
Y910\h@V  
struct meta_divide ]CLM'$  
  { DQK?y=vf  
template < typename T1, typename T2 > [(Z(8{3i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u_NLgM7*  
  { &=)O:Jfa  
  return t1 / t2; A{\?]]/  
} X>`03?L  
} ; C)j/!+nh  
 I\_2=mL  
这个工作可以让宏来做: $i+@vbU6  
dz+!yE\f$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RdD>&D$I  
template < typename T1, typename T2 > \ `,SL\\%u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,*W~M&n"m  
以后可以直接用 ,&@GxiU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?l%4 P5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4F.,Y3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) P `@Rt  
]:LlOv$  
U%bm{oVn  
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 M`al~9  
!y XGAg,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,u>LAo0  
class unary_op : public Rettype ORrZu$n`p  
  { yq|yGf(4&  
    Left l; |*JMPg?zI  
public : =5*Wu+S4r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} plPPf+\  
J|{50?S{^  
template < typename T >  t* Ct*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )rP,+B?W  
      { \azMF}mb  
      return FuncType::execute(l(t)); D)x^?!  
    } ^k7I+A  
h(yFr/  
    template < typename T1, typename T2 > hK)'dG*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hNh!H<}|m8  
      { D+:s{IcL<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nuWQ3w p[e  
    } VK*_p EV,}  
} ; wi+Q lf  
y}oA!<#3  
Pa0W|q#?X  
同样还可以申明一个binary_op k%gj  
TaSS) n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OWrQKd  
class binary_op : public Rettype ^vM6_=g2E%  
  { }*rSg .  
    Left l; ]wDqdD y7S  
Right r; qdZ ^D  
public : >3D1:0Sg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vx.c`/  
X<IW5*   
template < typename T > d #1& "(   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >)C7IQ/  
      { PcA^ jBgGl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EpG9t9S9  
    } [- 92]  
3 .#L  
    template < typename T1, typename T2 > w;}5B~).  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nb:j]U  
      { AJ>E\DK0]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c-JXWNz  
    } mZB:j]T  
} ; 7"2BZ  
0 cKsGDm  
2;T?ry7  
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 WqefH{PB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +o4o!;E)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wjq9f;  
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。 ]Xa]a}[uE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LE{@J0r#n  
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。。。 Sak^J.~G[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;6R9k]5P%  
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) kJ"rRsK  
下面是修改过的unary_op kwUUvF7w  
9Br+]F _i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d+)LK~  
class unary_op ~l:Cj*6x8  
  { ssQ1u.x9  
Left l; 3<<wHK;)  
  *:d ``L  
public : r3?8nQ$  
+|bmUm<2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `^{G`es  
5'f_~>1Wt  
template < typename T > H0inU+Ih  
  struct result_1 |)To 0Z  
  { MkFWZ9c3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3HXeBW  
} ; V<|N}8{Z2a  
pSC{0Y$g  
template < typename T1, typename T2 > 7Z:3xb&>   
  struct result_2 9\?&u_ U"  
  { EsWB|V>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @F(er  
} ; :tO?+1  
!]s=9(O  
template < typename T1, typename T2 > _YR#J%xa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eD7\,}O  
  { KL?<lp"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YIW9z{rrs  
} XsJ`x  
d(t)8k$  
template < typename T > }N -UlL(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XelFGTE  
  { W (TTsnnx  
  return OpClass::execute(lt(t)); .(Ux1.0C  
} >.P* lT  
qU6!vgM&  
} ; gmu.8  
b/*QV0(  
q*R~gEi#yk  
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 i/ o  
好啦,现在才真正完美了。 `2U,#nZ 4  
现在在picker里面就可以这么添加了: V9< E `C  
chD7 ^&5]  
template < typename Right > bny@AP(CY+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rkS'OC  
  { +Q_xY>ej  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +e>G V61  
}  >h2qam  
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。 "K>!+<  
9{nU\am!\  
_6.@^\;  
Bz ,D4 E$  
p=[dt  
十. bind 7Y~5gn  
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。 u* iqwm.  
先来分析一下一段例子 b*| ?7  
|1ry*~  
(*eX'^Q)d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} moVf(7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #|769=1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :W&kl UU"  
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。 GPAC0K^p  
我们来写个简单的。 H"pYj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8z=o.\@  
对于函数对象类的版本: E.$//P n|1  
oKSW:A  
template < typename Func > $(J)F-DB i  
struct functor_trait < :eKXH2  
  { aAoAjVNkK  
typedef typename Func::result_type result_type; ;/m>c{  
} ; WR.7%U';  
对于无参数函数的版本: Zq1> M'V;  
UBM8l  
template < typename Ret > .O~rAu*K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b,HXD~=  
  { &C,]c#-+  
typedef Ret result_type;  H!y@.W{_  
} ; @AG=Eq9<o  
对于单参数函数的版本: yF` ( GU  
P'_ aNU  
template < typename Ret, typename V1 > xop\W4s_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `,GFiTPd  
  { K24y;968  
typedef Ret result_type; Q4ii25]*  
} ; IP !zg|c,  
对于双参数函数的版本: IMSm  
QKz2ONV=)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q(8W5Fb?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c$A}mL_  
  { e!i.u'z  
typedef Ret result_type; ?1]B(V9nBq  
} ; ,aWfGh#$  
等等。。。 nYRD>S?uz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <N 80MU L|  
g5Hsz,x  
template < typename Func > I GcR5/3  
struct func_return :]C\DUBo  
  { [MC}zd'/  
template < typename T > 8^-g yx'  
  struct result_1 9D%~~~ %b  
  { Q"xDRQA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jT QN(a9Y  
} ; *OE>gg&?Nh  
a~tBgy+9  
template < typename T1, typename T2 > p-g@c wOu  
  struct result_2 S;vZXgyN?  
  { kr1^`>O5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DUm/0q&  
} ; Z[j-.,Qu  
} ; )>=|oY3  
)^^}!U#|e  
~>$(5 s2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 10/3-)+  
!q PUQ+  
template < typename Func, typename aPicker > J _|>rfW  
class binder_1 wVs|mG"  
  {  -gS/  
Func fn; ]}0+7Q  
aPicker pk; / dn]`Ge)  
public : p:U{3uN 62  
3^ &pb  
template < typename T > t;ga>^NA"  
  struct result_1 s{j3F  
  { zwHTtE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Sj8<O}  
} ; naB[0I& N  
=WP}RZ{S  
template < typename T1, typename T2 > m7mC 7x  
  struct result_2 }KkH7XksF  
  { F{<r IR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }@A~a`9g  
} ; .~8IW,[  
&9g#Vq%   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *KV] MdS  
qdu:kA:]  
template < typename T > 1-gX=8]]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (C QgT3V  
  { {gi"ktgk  
  return fn(pk(t)); 1Kebl  
} u09OnP\  
template < typename T1, typename T2 > kp;MNRc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z#W`0G>'  
  { L,X6L @Q  
  return fn(pk(t1, t2)); 9k"nx ,"  
} #wm)e)2@  
} ; bmddh2  
]X _&  
j({L6</x  
一目了然不是么? Ap>n4~  
最后实现bind !! K=v7M  
,|c_l)  
\S2'3SD d/  
template < typename Func, typename aPicker > d ly 08 74  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &k{@:z  
  { AU$5"kBE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %I=J8$B]f  
} Y2D) $  
-s!PO;qm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $fvUb_n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 cE]kI,Fw,M  
FRF}V@~  
十一. phoenix "Ii!)n,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `")  I[h  
6<~y!\4;F  
for_each(v.begin(), v.end(), ,zyrBO0 Eq  
( _bz,G"w+:  
do_ Zd%\x[f9ck  
[ n<$I,IRE  
  cout << _1 <<   " , " nMbV{h ,  
] #5I "M WA  
.while_( -- _1), r#~6FpFVK^  
cout << var( " \n " ) `4p9K  
) BzUx@,  
); lJ,s}l7  
|O+binq  
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: \%^3Izsc  
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 LOYv%9$0*p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jH G(d$h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aH#|LrdJ  
nBj7Q!lW  
Fu><lN7  
template < typename Cond, typename Actor > ozo8 Tr  
class do_while liB>~DVC  
  { _0`O}  
Cond cd; .lnD]Q  
Actor act; O&0R ~<n  
public : [(K^x?\Y0'  
template < typename T > dk ?0r  
  struct result_1 C|JWom\J  
  { >) ^!gz8  
  typedef int result_type; 7I  
} ; 8vP)qy8  
/L8=8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D.GSl  
u!S{[7 FY  
template < typename T > A| +{x4s`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8YJ({ Ou_  
  { Y#5S;?bR  
  do zBR]bk\  
    { +$'/!vN  
  act(t); BW;u? 1Xa  
  } _B[(/wY  
  while (cd(t)); yiUdUw/  
  return   0 ; uQNoIy J)  
} 1WKDG~  
} ;  h 2zCX  
sOW|TN>y\  
J.d `tiN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w?C\YKF7  
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。 ?m.4f&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。 C u:-<  
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。 h^)2:0#{I  
下面就是产生这个functor的类: dd+).*  
StVv"YY  
b6(yyYdF  
template < typename Actor > Bk F[nL*|  
class do_while_actor G~Sfpf  
  { re*/JkDq3K  
Actor act; V]2z5u_q  
public : A!~o?ej  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^pP 14y*go  
gs3}rW  
template < typename Cond > A.FI] K@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o5R\7}]GE  
} ; 6M9rC[h\  
H6eGLg={  
CAA~VEUL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L5W>in5(  
最后,是那个do_ $9~1s/('  
@:@rks&  
`4qKQJw  
class do_while_invoker yiq#p "Hs  
  { :KLD~k7yA(  
public : IY&a!  
template < typename Actor > ;z>YwRV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const on\\;V_/Q  
  { >R<fm  
  return do_while_actor < Actor > (act); [C6?:'}FA  
} \zUsHK?L"t  
} do_; NC}#P< U  
u| c+w)a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -Me\nu8(RF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;=OH=+R l  
最后来说说怎么处理break和continue _u>>+6,p  
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。 :6+~"7T  
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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