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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f)/Yru. ;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OZDnU6  
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, F0])g  
wwk=*X-8  
5Z1b9.;.,  
]qvrpI!E!  
  class filler QGn3xM66  
  { 'IKV%$k  
public : w}X<]u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} / 9^:*,  
} ; FUiEayM  
~X)Aw 3}F  
Z;-=xp  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: M qFuZg  
w+z~Mz}Vz  
Xu2:yf4No*  
<"X\~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7c5+8k3  
jgK8} C  
.\".}4qQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1T!(M"'Ij  
=0 mf  
Am{Vtl)i  
H0LEK(K  
二. 战前分析 LJ\uRfs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T2Ms/1FH/@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 { ZrIA+eH  
sZxf.  
PqKbG<}Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V*Ta[)E  
  /* --------------------------------------------- */ s\@RJ[(<  
vector < int *> vp( 10 ); Mj2`p#5wKh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lhZXq!2p  
/* --------------------------------------------- */ Eg$ I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GHaD32  
/* --------------------------------------------- */  _xjw:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~M _ @_  
  /* --------------------------------------------- */ a9}7K/Y=d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h/?$~OD  
/* --------------------------------------------- */ ga%gu9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IT!u4iH[  
+" |?P  
z10J8Ms'  
'I^3r~_  
看了之后,我们可以思考一些问题: pMndyuoJl  
1._1, _2是什么? KxhMPvN'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +-"uJIwMD  
2._1 = 1是在做什么? ;&RBg+Pr  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %{Ib  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "MM)AY*b  
3)cH\gsg9  
AAuH}W>n  
三. 动工 >BFUts%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X\sOeb:]  
YS],o'T  
VC~1QPC9  
}w&W\g+E$  
template < typename T > w=JO$7  
class assignment {8p<iY- %  
  { @$mh0K>  
T value; ^__';! e  
public : N)CM^$(T|  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2 8>  
template < typename T2 > pUF$Nq>og  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /;E{(%U)t  
} ;  %JoHc?  
O2N7qV3 U,  
(`'(`x#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6,Z.R T{5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mj!\EUn  
<UsFBF  
&l M=>?  
)IBvm1  
  class holder S@4p.NMU  
  { aN UU' [  
public : 8/gA]I 6=#  
template < typename T > AdU0 sZ+&c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _"l2UDx  
  { x_L5NsO:  
  return assignment < T > (t); 1egq:bh  
} (sDZ&R  
} ; vd{ban9  
y$$|_ l@  
S(2_s,J^  
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: D*0[7:NSO  
TF_wT28AU2  
  static holder _1; "zE>+zRl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QzLE9   
| -l9Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p`qy57  
而不用手动写一个函数对象。 @V}!elV  
+,c]FAx4  
MxLg8,M  
2^w8J w9  
四. 问题分析 v]h^0WU  
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。 +khVi}  
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。 CXiDe)|<E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V*6o|#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {Qba`lOkq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z&wJ"[nOC  
&TT vX% T  
五. 问题1:一致性 L$t.$[~L  
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?| /Z| K9a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^vw[z2"  
M!R=&a=Z  
struct holder TTagZI$  
  { P(xgIMc H  
  // EQ [K  
  template < typename T > L/ g8@G ;  
T &   operator ()( const T & r) const `a6AES'w$  
  { q:cCk#ra  
  return (T & )r; -JfqY?Ue_2  
} `c)[aP{vN  
} ; 9y}/ G  
)k[{re  
这样的话assignment也必须相应改动: ]xxE_B7  
]y9u5H^  
template < typename Left, typename Right > \RS0mb  
class assignment )tm%0z7R  
  { 2WUl8?f2Y  
Left l; }vxRjO,  
Right r; g ySl.cxt  
public : ]P*H,&I`#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f = 'AI  
template < typename T2 > hG2WxYk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |mQC-=6t;Y  
} ; qm/#kPlM  
H krhd   
同时,holder的operator=也需要改动: P"{yV?CNg  
=d BK,/  
template < typename T >  CH$K_\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rL,kDSLs  
  { &q>C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eGW h]%  
} 3Yf~5csY  
7q&T2?GEN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6 \?GY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4(? Z1S  
cTja<*W^xv  
return l(rhs) = r; KFBBqP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {nMCU{*k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: soOfk!b  
o'_eLp  
template < typename Tp > ]tNB^  
class constant_t LfvNO/:,  
  { *|OUd7P:hU  
  const Tp t; m KJO?7tj  
public : *+%$OH,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^|%N _ s  
template < typename T > XMF#l]P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kl|m @Nxp  
  { BPSi e0  
  return t; 8/@*6J  
} P N(<=v&E  
} ; aJ J)ZP2+  
*XI- nH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Et'&}NjI  
下面就可以修改holder的operator=了 x<5;#  
4D[(X=FSU  
template < typename T > !jR 1!i   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J ql$ g  
  { 4}t$Lf_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 79 \SbB  
} ]P2Wa   
Wb5n> *  
同时也要修改assignment的operator() 2;7n0LOs}  
=)f.Yf|A*  
template < typename T2 > l'1_Fb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } swg*fhJFB  
现在代码看起来就很一致了。 G[+{[W  
je74As[  
六. 问题2:链式操作 n){u!z)Al  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  GG(}#Z5h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /tJ%gF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m0*_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 q3D,hG_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xf;Tk   
#iT3 aou  
template < typename T > }}LjEOvL=  
struct result_1 &r!jjT  
  { ] V,#>'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8aY}b($*ZI  
} ; m[%P3  
$VeQvm*  
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: L;U?s2&Y  
$*j)ey>  
template < typename T > z J V>;  
struct   ref G)gPL]C0  
  { c^~R %Bx  
typedef T & reference; km,@yU  
} ; l M a||  
template < typename T > ahR-^^'$  
struct   ref < T &> p[%B#(]9,  
  { ?:7.3{|Aq  
typedef T & reference; vv D515i  
} ; Q SvgbjdE  
nc?Oj B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (/|f6_9!  
*X 2dS {  
template < typename T > RaA7 U   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ={I(i6  
  { [ z{ }?  
  return l(t) = r(t); qJK6S4O]  
} "4CO^ B  
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。 rs@qC>_C0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `jT1R!$3F  
qSQsY:]j0  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t x1(6V&l;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zLjQ,Lp.I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4EJ6Zy![0*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5Y5N   
最后的布局是: Zb2.o5#}  
                Add O/ZyWT  
              /   \ cN7|Zsc\  
            Divide   5 ,Z(J;~  
            /   \ 9j1 tcT  
          _1     3 e9eBD   
似乎一切都解决了?不。 ;h4w<OqcM  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |E FbT>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `7_s@4:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: b@[\+P] "  
XtIY8wsP  
template < typename Right > ^oZD44$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KCfcEz  
Right & rt) const $B@K  
  { A w)P%r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "0{t~?ol  
} bAL!l\&2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A"T*uv|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (C hL$!x  
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。 p"q4R2_/jh  
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。 tH9BC5+r}  
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。 5x}Or fDU  
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? v H vwH  
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: Nk shJ2  
X-5&c$hv  
template < class Action > 6M@m`c  
class picker : public Action ET q~, g'  
  { -42jeJS  
public : ?N@p~ *x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !Baq4V?KN  
  // all the operator overloaded ysQ8==`38i  
} ; CfjVx   
x2z%J,z@4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >=ng?  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .8Gmy07  
/qO?)p3gk  
template < typename Right > M-NY&@Nj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +FYhDB~m  
  { QfsTUAfR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e[J0+ x#;r  
} {1]Of'x'  
ZTP&*+d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ch]Q%M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 A[X~:p.^G  
@W*Zrc1NF  
template < typename T >   struct picker_maker c>e~$b8  
  { qEB]Tj e[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S-)%#  
} ; \S"YLRn"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f m'Qif q^  
  { ( O/+.qb  
typedef picker < T > result; 0:3<33]x  
} ; ]0)=0pc]E  
Q2ky|  
下面总的结构就有了: oS_<;Fj  
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。 dtUt2r)6L;  
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。 k{j (Gb2sp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6"U)d7^  
至此链式操作完美实现。 |DMa2}%  
j%OnLTZ  
K~aI Y0=<  
七. 问题3 cdfvc0  
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。 C!aK5rqhv  
=o+))R4  
template < typename T1, typename T2 > 6z80Y*|eJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mu =H&JC  
  { fF} NPl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aqAWaO  
} 8k`rj;  
YPqp#X*  
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: rocG;$[  
:$>TeCm  
template < typename T1, typename T2 > Rw\S-z/  
struct result_2 M/mUY  
  { P(&9S`I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VwV`tKit  
} ; T'nQj<dBt:  
ce\ F~8y  
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? E>3fk  
这个差事就留给了holder自己。 , *A',  
    ?Em*yc@WD  
?4i:$.A Y  
template < int Order > RxVf:h'l  
class holder; aPMqJ#fIr  
template <> PME ?{%&  
class holder < 1 > (C EXPf  
  { (S[" ak  
public : ) b vZ~t+^  
template < typename T > `Vqp o/  
  struct result_1 c~+;P(>  
  { yprf `D>  
  typedef T & result; s]=s|  
} ; R~],5_|  
template < typename T1, typename T2 > 9\]%N;;Lo  
  struct result_2 <([1(SY2e  
  { (&G4@Vd  
  typedef T1 & result; \e/'d~F  
} ; .Qp5wCkM  
template < typename T > Tv& -n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q-!a;/  
  { nKJJ7 R L  
  return (T & )r; rI5)w_E?  
} . ` OdnLGy  
template < typename T1, typename T2 > 1YA_`_@w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _tg&_P+kV  
  { &\$l%icuo  
  return (T1 & )r1; 3JiDi X"|  
} s wdW70  
} ; s e9X  
.ya^8gM  
template <> Y) >GwFK$  
class holder < 2 > 7B$iM,}.b  
  { 9IKFrCO9,  
public : JU7EC~7|2c  
template < typename T > "$? f&*  
  struct result_1 ?#^_yd|<  
  { Z4Nl{  6  
  typedef T & result; bGvALz'  
} ; V@Z8t8  
template < typename T1, typename T2 > +'H_sMmi{  
  struct result_2 qJj;3{X2  
  {  t]Xdzy  
  typedef T2 & result; wwS{V  
} ; ;/W;M> ^  
template < typename T > (63_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A-O@e e  
  { U3 e3  
  return (T & )r; +k'5W1e  
} ) =<,$|g  
template < typename T1, typename T2 > w<*tbq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const > _1*/o JO  
  { zxtx~XO  
  return (T2 & )r2; 2;G^>BP<  
} \+E{8&TH'  
} ; bIP{DxKS  
VpJ/M(UD-  
A e&t#,)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [0D( PV(n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pq6}q($Rk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $ +h~VC  
Vh:%e24Z  
return l(i, j) = r(i, j); \cdNyVY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AHP_B&s,Qe  
lkK+Fm  
  return ( int & )i; @X_x?N  
  return ( int & )j; 2*-s3 >VK  
最后执行i = j; |A0LYKni  
可见,参数被正确的选择了。 udDhJ?  
nsqs*$  
N.C<Mo  
zR/d:P?  
>C~-*M9  
八. 中期总结 D*Y4B ?,  
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: (b Q1,y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @kUCc1LT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u=feR0|8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F_=RY ]  
b w!;ZRK  
5 fjeBfy  
ja}_u}:  
xR2E? 0T  
etj8M y6=  
九. 简化 p5c^dC{   
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。 @@7<L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TmG$Cjf84  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ua*k{0[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AoL4#.r3H  
  +-*/&|^等 [Z|R-{"  
2. 返回引用。 '$W@I  
  =,各种复合赋值等 L,| 60*  
3. 返回固定类型。 ^SB?NRk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }s=D,_}m  
4. 原样返回。 Jz s.)  
  operator,  Q0' xn  
5. 返回解引用的类型。 Mxn>WCPo  
  operator*(单目) @.T '>;izr  
6. 返回地址。 "o/:LCE  
  operator&(单目) |B njT*_9  
7. 下表访问返回类型。 s_ -G`xT>{  
  operator[] $*^Ms>Pa_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R+FBCVU&TJ  
  operator<<和operator>> |ul25/B B  
Mo|[Muj8b  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <\GP\G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2J =K\ L  
LFob1HH*8  
template < typename Left > 9D++SU2 :}  
struct value_return ) f9f_^;  
  { X>j% y7v  
template < typename T > Oemi}  
  struct result_1 `:!mPNW#  
  { t\E#8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k/YEUC5  
} ; -`gqA%#+  
 y|U3  
template < typename T1, typename T2 > \Q<c Y<  
  struct result_2 abkl)X>k  
  { cdfJa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Enn7p9&  
} ; )#z c$D^U  
} ; ?9nuL}m!a  
+uKh]RP  
.ml24SeC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nIJ2*QJ  
ik)T>rYg0  
下面我们来剥离functor中的operator() Tz3 L#0:j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w~hO)1c],:  
&{NN!X  
return l(t) op r(t) yKF"\^`@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .'JO7of  
return op l(t) z^+f3-Z  
return op l(t1, t2) 4;'o`K~*  
return l(t) op ^WQ.' G5Q  
return l(t1, t2) op hdt;_qa   
return l(t)[r(t)] G=Hvh=K(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n@  lf+  
HpY-7QTPJ~  
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: U/9xO"b{.  
单目: return f(l(t), r(t)); F8mS5oB|^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Lg Xc}3  
双目: return f(l(t)); (CFm6p'RZ  
return f(l(t1, t2)); ;"46H'>!  
下面就是f的实现,以operator/为例 .1<QB{4~v  
o0nd]"q?  
struct meta_divide W5 ^eCYHoi  
  { 5e=9~].7  
template < typename T1, typename T2 > N\{Xhr7d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OP0KK^#  
  { xa#;<8 iV  
  return t1 / t2; jez=q  
} C$?gt-tJ'  
} ; Em8q1P$tm>  
*YH5kX  
这个工作可以让宏来做: bQd'objpY  
8h"Val|qP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,9;RP/"7  
template < typename T1, typename T2 > \ MYNNeO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !YX$4_I  
以后可以直接用 'w//d $+G_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bv-|#sdxm  
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 %S*<2F9  
(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。。。) tNpBRk(}  
b)ytm=7ha  
Q8-;w{%  
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 ; '6`hZ  
2kukQj (n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C7PVJnY0  
class unary_op : public Rettype 2S%[YR>>  
  { DpD19)ouy  
    Left l; :\hcl&W:  
public : 3an9Rb V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YkWv*l  
lL8pIcQW  
template < typename T >  Y7*8 A,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `G/%U~  
      { [d"]AF[#  
      return FuncType::execute(l(t)); sr S2v\1:  
    } GgT 5'e;N  
B'NtG84  
    template < typename T1, typename T2 > 4Fu:ov ]M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~,Y xUn8@  
      { l<3X:)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Fh8 8DDJ  
    } $G\WW@*GE  
} ; mYUR(*[  
L<D<3g|4  
7{z\^R^O  
同样还可以申明一个binary_op IL0e:-@!0  
hZZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }H5~@c$  
class binary_op : public Rettype WHF[l1  
  { % _.kd"  
    Left l; 8(3n v[  
Right r; ?8U#,qq#`  
public : &u`]Zn   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 60\`TsFobT  
@1w[~QlV  
template < typename T > ohJo1}{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <(Rbu2_  
      { #}p@+rkg2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +,Ud 3iS  
    } Rs@>LA  
]Y3NmL  
    template < typename T1, typename T2 > yR3pK 0Y(?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \:BixBU7  
      { )FdS;]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c 8t  
    } `VrQ? s  
} ; Q]{ `m  
^7Rc\   
BHu%x|d  
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 B"Ma<"HU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q2>o+G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5La' I7q  
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。 \1He9~6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4{QD: D(D  
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。。。 OZR{+YrB^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yU"lJ>Eh}}  
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) ,<(0T$o E[  
下面是修改过的unary_op /jl/SV+  
s'^sT=b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } *jmW P  
class unary_op 4KX\'K  
  { `m`Y3I  
Left l; (PC)R9r5  
  :V0sKg|sS  
public : z*)kK  
*.6m,QqJ(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MW2{w<-]7  
h e[2,  
template < typename T > R $@$  
  struct result_1 >} E  
  { QuIZpP=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .(7m[-iF!  
} ; +O)Y7k{?C5  
J(:y-U  
template < typename T1, typename T2 > Mi} .  
  struct result_2 /5Sd?pW;  
  { aH_0EBRc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fXe$Ug|5a  
} ; 9>@Vk vpY  
#}HdylI\}  
template < typename T1, typename T2 > FR']Rj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l<;~sag  
  { Kk).KgR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "vX\Q rL  
} `B~zB=}  
_3IRj=Cs  
template < typename T > :=*V i`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7h.fT`  
  { )nGH$Mu  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q-7L,2TL  
} h'+F'1=  
~RH)iI  
} ; I+,CiJ|4  
y'!"GrbZ  
S0tkqA4  
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 4peRbm  
好啦,现在才真正完美了。 xE{slDl  
现在在picker里面就可以这么添加了: dZox;_b  
+sV~#%%  
template < typename Right > 1aZGt2;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K $WMrp  
  { kE:{#>[Uz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); os7xwI;T  
} ROXa/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !L@<?0x LW  
Ldj*{t `5  
*^w}SE(  
!zsrORF{  
i{16&4 '  
十. bind Cg|\UKfy$  
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。 F+ 7*SImv6  
先来分析一下一段例子 h?H|)a<^9  
2C1NDrS;}  
p I~;3T:!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )TEm1\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xI.0m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /2 hk9XM  
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。 Rt:^'Qi$!  
我们来写个简单的。 1w,34*-}  
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 dF-s  
对于函数对象类的版本: o@7U4#E  
!.-u'6e  
template < typename Func > 6`vW4]zu  
struct functor_trait Ni%@bU $  
  { i]s%tEZ1  
typedef typename Func::result_type result_type; }'faf{W  
} ; I!Z"X&  
对于无参数函数的版本: [ [w |  
/[D_9  
template < typename Ret > @OGG]0 J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1D3 8T  
  { n I&p.i6  
typedef Ret result_type; ]31=8+D  
} ; QQ_7Q^  
对于单参数函数的版本: x(xi%?G  
sei2\l8q  
template < typename Ret, typename V1 > ZHa>8x;Mjl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A)V*faD  
  { 9X%: ){  
typedef Ret result_type; ,i??}Wm5G  
} ; .)_2AoT7[  
对于双参数函数的版本: H17I" 5N  
E>f{j:M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "M!m-]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1^2Q`~,g  
  { 1+WVh7gF  
typedef Ret result_type; =4co$oD}  
} ; *U]&a^N  
等等。。。 $+_1F`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hc+B+-,  
R ZQH#+*t}  
template < typename Func > *i^$xjOa  
struct func_return } `r.fD  
  { $Seh4  
template < typename T > ooUVVp  
  struct result_1 'QxJU$  
  { "C\yM{JZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `=P_ed%&'  
} ; #IZh}*$  
q(:L8nKT]  
template < typename T1, typename T2 > M TZCI}  
  struct result_2 ;Tp9)UP)  
  { )\EIXTZY=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =CRptk6tS  
} ; 2/fol TR7  
} ; )!\6 "{  
*bf 5A9  
Ycspdl+(S$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |xcC'1WU  
q%e'WMG~n  
template < typename Func, typename aPicker > ~M-L+XZl(  
class binder_1 * 7Ov.v%  
  { 3PZ(Kn<  
Func fn; R|M]mwa^w  
aPicker pk; |cY,@X,X6  
public : 7Tdx*1 U  
,++HiYOG}e  
template < typename T > xS tsw5d  
  struct result_1 T?m@`"L,  
  { KFHZ3HZ:>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P@ew' JL%  
} ; [B;okW  
8+}rm6Y+  
template < typename T1, typename T2 > ||QK)$"  
  struct result_2 .Iqqjk  
  { ;9mRumLG"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h`\ $8 oV  
} ; 4tLdqs  
G6zFQ\&f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tm.60udbo  
L<@*6QH  
template < typename T > 0 a{hCx|$J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Tm+&Jd  
  { s0;a j<J  
  return fn(pk(t)); Y?J/KW3  
} k-=lt \?  
template < typename T1, typename T2 > tUx H 6IS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 81:%Z&?vRl  
  { A)"L+Yu5  
  return fn(pk(t1, t2)); %6uZb sa  
} fm-m?=  
} ; G)I` M4}*n  
=YgH-{  
+S0aA Wal  
一目了然不是么? ["Ts7;q9[  
最后实现bind 2H.g!( Oza  
tdxzs_V,-  
9&f+I@K  
template < typename Func, typename aPicker > JH]S'5X8K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a($7J6]M  
  { {f-O~P<Z4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _J6 Xq\  
} *Igb3 xK%  
%Hd[,duwO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^@*`vz^_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @ !su7  
) dk|S\  
十一. phoenix o0`']-)*2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xA7~"q&u  
>eG<N@13p  
for_each(v.begin(), v.end(), D(']k?  
( ,3_Sf?  
do_ \h=*pAf  
[ bVU4H$k  
  cout << _1 <<   " , " N!~]D[D  
] 1!.-/  
.while_( -- _1), njxLeD e-  
cout << var( " \n " )  "LB MYZ  
) xAd@.^  
); li3,6{S#  
Ny7*MZ-  
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: \_,p@r]Q  
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 V5ZC2H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0ex.~S_Oj4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1Mp-)-e  
uT, i&  
C`_/aR6  
template < typename Cond, typename Actor > y*^UGJC:  
class do_while I{dy,\p  
  { FulFEnSV  
Cond cd; @;OsHudd  
Actor act; 1Z c=QJw@  
public : 03 gbcNo  
template < typename T > 7uc\AhOk6  
  struct result_1 )/ 'WboL  
  { _[&V9 Jt  
  typedef int result_type; F hUi{`  
} ; xS_;p9{E  
)  M0(vog  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G?$o+Y'F  
K' `qR  
template < typename T > ^ 3 4Ng  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EF:ec9 .  
  { D^O[_/i&  
  do *$%~/Q@]  
    { xwZ1Q,'C  
  act(t); !Q|a R  
  } ;6PU  
  while (cd(t)); *B!Ox}CI.L  
  return   0 ; K_L7a>Fr  
} >xo<i8<Miv  
} ; y%%VJ}'X!  
3>VL>;75[  
q]: 72+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5r 4~vK  
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。 7I w^  
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。 #sCR}  
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[:,0_  
下面就是产生这个functor的类: (LTu=1  
8m' f8.x  
x`7Le&4f  
template < typename Actor > I= :yfW  
class do_while_actor wX)'1H):T  
  { zNo,PERG  
Actor act; @Ik5BT  
public : o`Z3}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aMe &4Q  
IQ\!wWKmY  
template < typename Cond > &_Cc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ib(|}7Je  
} ; bgE]Wk0  
0o$RvxJ  
0(+<uo~6p1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m33&obSP  
最后,是那个do_ iSf%N>y'K  
\m)s"Sh.  
%52e^,//  
class do_while_invoker XuJyso9kA  
  { X~VI}dJ  
public : =:g\I6'a  
template < typename Actor > =t_+ajY%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `m(ZX\W]  
  { QmSj6pB>  
  return do_while_actor < Actor > (act); h *;c"/7  
} Y S7lB  
} do_; c$[2tZ  
ek5j;%~g1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _$T !><)y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qfT9g>EF  
最后来说说怎么处理break和continue c}OveR$'&  
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。 [F*yh9%\  
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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