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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QdT}wkX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wvO|UP H\  
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, ML w7}[  
0 HGM4[)=  
R.jIl@p   
bLlKe50  
  class filler G_;)a]v8)  
  { Sj]T   
public : GPkmf%FJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2D75:@JL}|  
} ; E7t+E)=8  
7!@-*/|!S9  
zKw`Md  
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: .{ocV#{s  
jF ^~p9z  
msP{l^%0  
UtPLI al  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F_w Z"e6  
x2OaPlG,&V  
{P*pk c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ah+~y,Gl  
[B+yyBtx  
JJP08 oP  
K(q+ "  
二. 战前分析 .>= (' -  
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。 <e Th  
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 7&t-pv92*  
I8wXuIN_  
XC4X-j3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9>l*lCA  
  /* --------------------------------------------- */ Ov 5"  
vector < int *> vp( 10 ); +ln9c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^V?<K.F  
/* --------------------------------------------- */ ozmrw\_}[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 13=A  
/* --------------------------------------------- */ [$qyF|/K`n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )2Wi `ZT  
  /* --------------------------------------------- */ 7|{}\w(I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1n=lqn/  
/* --------------------------------------------- */ wT;0w3.Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ( }{G`N>.{  
+AR5W(&  
^N7e76VwR  
AP68V  
看了之后,我们可以思考一些问题: @G8lr  
1._1, _2是什么? D?;"9e%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 kDEPs$^  
2._1 = 1是在做什么? #xho[\  
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。  a][f  
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。 G9Y#kBr  
fKeT,U`W  
 'C`U"I  
三. 动工 BzkooJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  3L< wQ(  
aoTM  
r"C  
SQ44  
template < typename T > YM1'L\^  
class assignment 3vuivU.3  
  { "3Uv]F  
T value; LCZ\4g05  
public : H<VTa? n  
assignment( const T & v) : value(v) {} _y),J'W^3u  
template < typename T2 > !Y$h"<M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O~T@rX9f  
} ; _Tf4WFu2  
\#f <!R4  
UYk/v]ZA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZvNJ^Xz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /35R u}c  
MLoYnR^  
,=UK}*e"  
}T; P~aG  
  class holder Tu$f?  
  { 5>CEl2mSl  
public : k,85Y$`'  
template < typename T > GC?ON0g5s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gnFr}L&j  
  { C9~52+S  
  return assignment < T > (t); YUx.BZf7  
} 419x+3>}  
} ; Xnz3p"  
GNgKo]u  
W ?qmp|YD  
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: 4.Q} 1%ZN  
ABQa 3{v  
  static holder _1; OjFLPGRCh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /q<__N  
nH`Q#ZFz]?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {t0) q  
而不用手动写一个函数对象。 q|j2MV5#g  
W{5#@_pL  
{1IfU  
5k`l $mW{  
四. 问题分析 'm4W}F  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )Hpa}FGT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B P2=2)Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ka[t75~;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xC{qV,   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xfpa]Z  
,5|&A  
五. 问题1:一致性 j <Bkj/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T+*%?2>q"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6%t1bM a  
!D@ZYK;  
struct holder i&5XF  
  { { &"CH]r  
  //  Of"  
  template < typename T > %5eY'  
T &   operator ()( const T & r) const 4?ICy/,U-  
  { 8.XoVW#  
  return (T & )r; X.Rb-@  
} /JHc!D  
} ; Jz7!4mu  
e8pG"`wM8  
这样的话assignment也必须相应改动: i>D.!x  
qyF{f8pzq  
template < typename Left, typename Right > luo   
class assignment vd [}Gd  
  { ]~aF2LJ_q  
Left l; S<VSn}vn  
Right r; <J`0mVOX  
public : g'H$R~ag  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^su<uG<R  
template < typename T2 > jzDuE{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d Vj_8>  
} ; z2g3FUTX)b  
tKuVQH~D  
同时,holder的operator=也需要改动: yKa{08X:  
z.kvX+7'  
template < typename T > (BTVD,G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y&S24aql  
  { #:[t^}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qv]}$WU  
} bmfI~8  
' 0J1vG~c  
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。 g]4(g<:O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >Db;yC&  
Kla'lCZ  
return l(rhs) = r; $6mX  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w2 a1mU/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \HKxh:F'  
YL]Z<%aKt  
template < typename Tp > 5Ow[~p"l<  
class constant_t vRs,zL$W  
  { TygW0b 1  
  const Tp t; 8n'B6hi  
public : :c8&N-`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E^vJ@O  
template < typename T > wN;^[F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )Xv ilCk1  
  { L1cI`9  
  return t; \P.I)n`8 y  
} X~lVVBO  
} ; h|,:e;>}  
6LalW5I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BI3@|,._N  
下面就可以修改holder的operator=了 RloK,bg  
n?- })  
template < typename T > {so `/EWa  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &Xf^Iu  
  { 3BtaH#ZY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )iYxt:(,  
} /H8g(  
H."EUcE{  
同时也要修改assignment的operator() ~:Ll&29i  
SKkUU^\#R`  
template < typename T2 > j`~Ms>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kQEy#JQmB  
现在代码看起来就很一致了。 tasUZ#\6  
B"!l2  
六. 问题2:链式操作 a-=8xs'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^; )8VP6  
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。 @\f^0^G  
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。 S/9DtXQ  
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。 ,n3a gkPO>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \l9qt5rS  
Dey<OE&  
template < typename T > G+X Sfr  
struct result_1 S7/eS)SQR  
  { uTKD 4yig  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2QJ{a46}  
} ; ,N!o  
2E}*v5b,  
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: P_*" dza  
<Bw^!.jAF  
template < typename T > X!9 B2w  
struct   ref #,":vr  
  { j$?{\iXZ  
typedef T & reference; a1_GIM0  
} ; AlAYiUw{  
template < typename T > vb<oi&X  
struct   ref < T &> Y8-86 *zC  
  { f;W|\z'  
typedef T & reference; LR".pH13  
} ; nV-mPyfL8  
^,/RO5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (Iaf?J5{  
`$W_R[  
template < typename T > $Zug Bh[b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Exc9` 7%.  
  { va}Pj#=  
  return l(t) = r(t); r76J N  
} @ycDCB(D}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;/r1}tl+3>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xKuRh}^K  
8~J(](QA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0yuS3VY)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 57umx`m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jRJn+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0n;< ge&~R  
最后的布局是: CGY]r.O*  
                Add -f%'  
              /   \ q*_/to  
            Divide   5 a&c6.#E{y  
            /   \ +l9!Fl{MK\  
          _1     3 \s=t|Wpu2  
似乎一切都解决了?不。 C71qPb|$R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7UVzp v  
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。 s$Z _48  
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: l49*<nkmq  
.Le?T&_  
template < typename Right > WtG~('g>&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GO` Ru 8  
Right & rt) const $\]&rZVi  
  { El.hu%#n*G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ju96#v+:  
} ]rWgSID  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S|7!{}  
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。 e4HA7=z  
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。 ew#B [[  
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。 xv(9IEjt0  
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。 pTPi@SBaP{  
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? lI*o@wQg  
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: = \'}g?  
n `&/ D  
template < class Action > m[~V/N3  
class picker : public Action Xejo_SV&?  
  {  >qS9PX  
public : 8Kg n"M3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j|U#)v/  
  // all the operator overloaded r+":'/[x  
} ; rH_\ d?b  
nqI@Y)  
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。 Cd,jDPrw  
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: FbS|~Rp~  
gW>uR3Ca4  
template < typename Right >  gQ'zW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #_6I w`0  
  { Q=AavKn#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :S<f?* }:  
} gl\\+VyU  
/?@3.3sl_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i BF|&h(\  
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。 %?}33yV  
sz:g,}~h  
template < typename T >   struct picker_maker fVF2-Rh=  
  { ]s'Q_wh_-v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yeXx',]a  
} ; A mNW0.}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5ymk\Lw  
  { piPR=B+  
typedef picker < T > result; AgS 7J(^&3  
} ; wQ^EYKD  
a%kQl^I4  
下面总的结构就有了: gp>3I!bo[K  
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。 g)#W>.Asd  
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。 L^}_~PO N5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iII=;:p  
至此链式操作完美实现。 )wC?T  
Q.l}NtHwV  
uJzG|$;  
七. 问题3 @;*Ksy@1O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (s.0P O`  
c6h.iBJ'  
template < typename T1, typename T2 > QRHu 3w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WI-&x '  
  { % tS,}ze  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /t+f{VX$  
} O(fM?4w  
7gf05Z'=  
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: \-h%O jf4  
`uOT+B%R  
template < typename T1, typename T2 > RL!Oi|8  
struct result_2 9s\A\$("l  
  { }>>1<P<8-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L2\#w<d  
} ; ]V^iN=(_5  
Xe$I7iKD  
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? t{xf:~B  
这个差事就留给了holder自己。 $xzAv{  
    #.rdQ,)<  
b*a#<K$T_  
template < int Order > >_[ 9t  
class holder; t^+ik1.  
template <> \pPY37l  
class holder < 1 > X <f8,n  
  { [xSF6  
public : uatm/o^~,  
template < typename T > l4F%VR4KT  
  struct result_1 2BQ j  
  { q]T1dz?  
  typedef T & result; z[b@ V  
} ; SIBtmm1W  
template < typename T1, typename T2 >  7''??X  
  struct result_2 QoI3>Oj=  
  { W0dSsjNio  
  typedef T1 & result; zZL6z4g  
} ; .c8g:WB<  
template < typename T > k.uH~S_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const arIf'CG6  
  { a =J^  
  return (T & )r; uxXBEq;  
} J%u=Ucdh  
template < typename T1, typename T2 > 0(eB ZdRO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;rF\kX&Jh  
  { 2;k*@k-t  
  return (T1 & )r1; Sdp&jZY  
} <c2E'U)X  
} ; MI/MhkS ?  
94h]~GqNi  
template <> fz|cnU  
class holder < 2 > IHB} `e|  
  { XW[j!`nlk  
public : `F-/QX[:  
template < typename T > Oxm>c[R  
  struct result_1 LhA*F[6$M  
  { qX/y5F`  
  typedef T & result; v[ . cd*b  
} ; ]OM"ZG/^  
template < typename T1, typename T2 > GZEc l'h*  
  struct result_2 ?4+9fE<Q  
  { } df W%{  
  typedef T2 & result; 5 h-@|t  
} ; ^]H5h]U '  
template < typename T > f86XkECZ;`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |?!~{-o  
  { `95r0t0hh\  
  return (T & )r; abuh`H#  
} fY{1F   
template < typename T1, typename T2 > 9Vg?{v!yn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;y,5k?  
  { 3k\#CiB{  
  return (T2 & )r2; g2BHHL;`  
} F}F&T  
} ; Lf16j*}-Q  
sZjQ3*<-r  
G? ])o5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t>L;kRujVJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FtpK)9/4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QX!-B  
m,VOx7%n  
return l(i, j) = r(i, j); = i$Fl{vH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X$HIVxyq2  
MX$0Op  
  return ( int & )i; Yrb{ByO&  
  return ( int & )j; M||+qd W!  
最后执行i = j; *{YlN}vA  
可见,参数被正确的选择了。 Bc(Y(X$PK  
0]'7_vDs|  
\.0^n3y  
WYHQ?  
X.OD`.!>  
八. 中期总结 q8FTi^=Kb  
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: 0pK=o"^?@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T5R-B=YWu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;ic3).H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v_<rNc,z-s  
6^V=?~a&z  
pM+ AjPr  
2a-w% (K  
|nc@"OJ  
%>yG+Od5Z  
九. 简化  w^?>e;/\  
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。 /$ w%Q-p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ok|*!!T  
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: 8hu<E4]L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dl<bnx;0  
  +-*/&|^等 @D.}\(  
2. 返回引用。 lAS#874dE  
  =,各种复合赋值等 9Z|jxy  
3. 返回固定类型。 YpWPz %`:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {ME2ImD  
4. 原样返回。 oL!EYbFD'Z  
  operator, rxe >}ZO  
5. 返回解引用的类型。 ,-$LmECg  
  operator*(单目) ,g%0`SO  
6. 返回地址。 D60aH!ft  
  operator&(单目) 6w*dKInG[-  
7. 下表访问返回类型。 x/NfZ5e0X  
  operator[] O(#)m>A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &T+atL`N  
  operator<<和operator>> %D UH@j  
Z 6t56"u  
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。 l>2E (Y|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $~~Jw]   
p2Z?T}fa}&  
template < typename Left > "An,Q82oHf  
struct value_return z#zI1Am(O  
  { JUsQ,ETn  
template < typename T > >NO[UX%yP  
  struct result_1 D|lzGt  
  { Y#]+Tm (+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -j+UMlkB  
} ; ?L5zC+c!  
pf2[ , v/  
template < typename T1, typename T2 > b[sx_b  
  struct result_2 XtXEB<4Z  
  { 8Ry3`ct  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &x=.$76  
} ; F<ZYh  
} ; 7yG#Z)VE  
zbXI%  
uX"H4l O~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bh s5x  
:I"2V  
下面我们来剥离functor中的operator() I.WvLLK2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XQrF4l  
v V'EZ ?  
return l(t) op r(t) ob+b<HFv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aB*Bz]5;E  
return op l(t) 5<iV2Hx  
return op l(t1, t2) ) mI05  
return l(t) op }Q)#[#e  
return l(t1, t2) op ~t@cO.c  
return l(t)[r(t)] XpIklL7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Km%]1X7T6  
P!~MZ+7#&  
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: GSY(  
单目: return f(l(t), r(t)); QEm|])V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d)"3K6s|5  
双目: return f(l(t)); tf =6\p  
return f(l(t1, t2)); !!qK=V|>  
下面就是f的实现,以operator/为例 0v6)t.]s  
Rh3eLt~|(  
struct meta_divide }elc `jj  
  { wGU*:k7p  
template < typename T1, typename T2 >  N O2XA\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w4_ U0 n3  
  { x[4`fM.m*  
  return t1 / t2; $[9%QQk5<L  
} n+! AnKq  
} ; ZufR {^W  
OGBHos  
这个工作可以让宏来做: 1da@3xaF  
3ovWwZ8&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'UkxS b  
template < typename T1, typename T2 > \ `^91%f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A]y`7jJ  
以后可以直接用 g-qP;vy@"q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &d9{k5/+\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w _u\pa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rJd,Rdt.  
[M?}uK ^  
zqd@EF6/bz  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T`/AY?#  
sI43@[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,V'o4]H  
class unary_op : public Rettype ,4 hJT  
  { he#J|p  
    Left l; ImCe K  
public : iy6On,UL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -Bt k 3  
2;xIL]  
template < typename T > +_7*iJtD5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~)*,S^k(C.  
      { +O'3|M  
      return FuncType::execute(l(t)); gwNq x"  
    } z _g~  
~"dA~[r L  
    template < typename T1, typename T2 > 1pQn8[sc@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T _M!<J  
      { JgG$?n\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); agkA}O  
    } )js)2L~  
} ; #XK2Ien)Z  
hS_6  
?=>+LqP  
同样还可以申明一个binary_op P<oehw'>  
z+x\(/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Fy>.*,?  
class binary_op : public Rettype Wi>!{.}%A  
  { M]<?k]_p  
    Left l; U2$d%8G  
Right r; dL:-Y.?0M  
public : 85lCj-cs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M=.:,wRm  
QpZ:gM_  
template < typename T > :d3bt~b'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~7Y+2FZ  
      { V=)_yIS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gb"r|(!  
    } l|xZk4@_uE  
_a_7,bk5  
    template < typename T1, typename T2 > QFfK0X8cC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q*~LCtrI  
      { W egtyO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z,`iO %W  
    } -8'C\R|J+  
} ; 0?sRDYaX;c  
aHlcfh9|  
nJbtS#`G4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _4TH4~cY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "~`I::'c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z.d 7U~_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ekI2icD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A2^\q>_#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Kqun^"Df  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  R=.4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S2n39 3  
下面是修改过的unary_op yPM3a7-Bm  
za#s/b$[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "mX\&%i6\p  
class unary_op ~SQ?BoCI[  
  { N03G>fZ  
Left l; R,)}>X|<  
  Xm+8  
public : '[J<=2&  
Nb?w|Ne(T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CxGx8*<X  
*ohL&'y  
template < typename T > 5pU2|Bk /  
  struct result_1 5?p2%KQ  
  { Fd?"-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 17D"cP  
} ; !)  S ?m  
~n[d4qV&  
template < typename T1, typename T2 > x2@U.r"zo  
  struct result_2 0_k '.5l%  
  { &GNxo$CG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v4?x.I  
} ; Jwj%_<  
np%\&CVhN  
template < typename T1, typename T2 > y+!+ D[x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fKp#\tCc y  
  { *o-.6OxZ$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gWrgnlq  
} ;`l'2 z@N  
6Ztq  
template < typename T > F&])P- !3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c<uN"/gi*  
  { '#LQN<"4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'sLiu8G  
} "+\lws  
h tx;8:  
} ; $|]" W=h  
 e`d%-9  
,REJt  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V<D.sd<  
好啦,现在才真正完美了。 / y A7%2  
现在在picker里面就可以这么添加了: #Pw2Q  
bgS$ {n/  
template < typename Right > Kk(9O06j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R-NS,i={  
  { Q9U f.Lh2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p(PMZVV`  
} ;=geHiQHA  
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。 I+Jm>XN  
]BtbWKJBqe  
%ThyOl@O  
>RPd$('T  
ONx( ]  
十. bind O@MGda9_;  
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。 /c"efnb!  
先来分析一下一段例子 Ob}?zl@  
$"dR SysB  
uA,>a>xYI  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  DVah  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AgOp.~*Z~V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5~Cakd ]>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I#m-g-J  
我们来写个简单的。 Y7#-Fra0W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U7doU'V/  
对于函数对象类的版本: i:rFQ8 I  
)'/|)  
template < typename Func > umF Z?a  
struct functor_trait \\{J'j>{f  
  { &j?#3Qt'_  
typedef typename Func::result_type result_type; zrR`ecC(b  
} ; w^Lta  
对于无参数函数的版本: gzBy?r> r  
uHH/rMV  
template < typename Ret > %7#-%{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CNQC^d\ h  
  { TT50(_8  
typedef Ret result_type; *.~6S3}  
} ; X/z6"*(|/  
对于单参数函数的版本: s7g(3<(  
/CuXa%Ci^  
template < typename Ret, typename V1 > T<JwD[ (  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SrFS#  
  { ymegr(9&K  
typedef Ret result_type; AZzuI*  
} ; nl(WJKq'  
对于双参数函数的版本: }Ow>dV?  
Zq,9&y~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3uZJ.Fb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o@#Y8M  
  { S-7'it!1  
typedef Ret result_type; D\@m6=L  
} ; VR+<v   
等等。。。 l IUuA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Pt@%4 :&-h  
@HRC \OG  
template < typename Func > ,ldI2 ]  
struct func_return [,K.*ZQi  
  { {cB+mh;mJ>  
template < typename T > 0{[m%eSK'  
  struct result_1 %1.]c6U  
  { \A#1y\ok  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A#nun  
} ; :8 jhiB)  
neXeAU  
template < typename T1, typename T2 > -zp0S*iP7  
  struct result_2 ?OE.O/~l  
  { d"5oD@JG:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y4cYZS47  
} ; ;w6>"O$a  
} ; |\n@3cIK  
sf OHl  
 ] GHt"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [/ !;_b\X  
1G0fp:\w  
template < typename Func, typename aPicker > 7]x3!AlV  
class binder_1 2RqbrY n  
  { 2$14q$eb  
Func fn; ?gO8kPg/D  
aPicker pk; za:a)U^n  
public : 'WI^nZM  
ybeKiv9  
template < typename T > 9Ro6fjjE  
  struct result_1 \k]x;S<a  
  { B!dU>0&Ct  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kloR#?8A  
} ; R*oXmuOsYA  
V7Z4T6j4  
template < typename T1, typename T2 > o]ag"Q  
  struct result_2 uGwJ K`!~  
  { [6)UhS8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KjFK/Og.  
} ; n:0}utU4  
bn(`O1r[(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JXixYwm  
~`GhS<D  
template < typename T > {^ m(,K_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tV_t6x_.  
  { Tx 1 vL  
  return fn(pk(t)); ?E9DXg  
} N7b1.]<  
template < typename T1, typename T2 > RbGJ)K!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9prU+9  
  { rUlS'L;$"  
  return fn(pk(t1, t2)); Cv>o.Bp|  
} mAeuw7Ni  
} ; .fi/I  
CvPioi  
( 7ws{)  
一目了然不是么? ^pS+/ZSi^  
最后实现bind [L6w1b,  
^9_U Uzf\  
c(U  
template < typename Func, typename aPicker > [w0/\]o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @v}B6j b;  
  { LuR,f"%2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )jCo%P/  
} _TUk(Qe  
TgTnqR@/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V $|<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sow d`I~  
4J|t?]ij|E  
十一. phoenix YC=S5;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T# lP!c  
/({;0I*!i  
for_each(v.begin(), v.end(), B_ja&) !s1  
( .}k(L4T|=  
do_ `k; KBW  
[ ZUp\Ep}  
  cout << _1 <<   " , " Y4F6qyP)"  
] 1[E#vdbT  
.while_( -- _1), z305{B:Y  
cout << var( " \n " ) <]Wlx`=/D  
) _ 1*7Z=|  
); 1`LXz3uBe  
Vvt  ;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Kzb`$CGK  
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 R0;ef D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )9B:wc"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G~wFnl%  
3Wcy)y>2Ap  
%d m-?`  
template < typename Cond, typename Actor > 1|ZhPsD.}g  
class do_while ++}\v9Er  
  { GIftrYr  
Cond cd; |!H?+Jj:  
Actor act; C#i UP|7hh  
public : H^~.mBP n  
template < typename T > -fgC" 2H  
  struct result_1 sM\lO  
  { dQgk.k  
  typedef int result_type; aV`&L,Q)7E  
} ; CKlL~f EL  
[4+q+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pi@Xkw  
fd8!KO  
template < typename T > VW@ x=m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t` 8!AhOgc  
  { p T[gdhc  
  do K"<*a"1I  
    { JR9$. fGJ  
  act(t); (QB+%2v  
  } `@`1pOb  
  while (cd(t)); RGD]8 mw  
  return   0 ; td{O}\s7D  
} ~%#mK:+  
} ; gVU1Y6.  
.wK1El{bf  
rS*$rQCr=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2.Yi( r  
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。 =l942p  
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。 d"~(T:=r  
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。 ;\y ;  
下面就是产生这个functor的类: e kQrW%\3  
kw,$NK'  
/.V0ag'G  
template < typename Actor > #\4 b:dv  
class do_while_actor Qu%D  
  { uH\kQ9f  
Actor act; ?mRE'#  
public : },+~F8B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #T~&]|{,  
F9XT lA  
template < typename Cond > X1A<$Am1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NvtM3  
} ; Omag)U)IPh  
{.k)2{  
:DkAQ-<~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~fzuwz  
最后,是那个do_ dl l%4Sd  
noNm^hFL  
BH@b1}  
class do_while_invoker UP2.]B!d  
  { */OI *{Q  
public : %85Icg  
template < typename Actor > W7UtA.2LT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FA>1x*;c  
  { rOl6lQW  
  return do_while_actor < Actor > (act); u/AT-e r;  
} |V`S >m%N  
} do_; Sl~x$9`  
X QbNH~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L2-^! '  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _zC (J  
最后来说说怎么处理break和continue (TSqc5^H  
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。 ~!+h?[miV  
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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