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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "(dI/}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MR5[|kHJT  
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, %BT]h3dcSS  
u~JR]T  
a({N}ZDo  
Ro `Xs.X  
  class filler =1VZcLNt  
  { rQ2TPX<?a  
public : !mB `FC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C?W}/r[  
} ; 1{a4zGE?[  
nqTOAL9FF  
>pJ#b=  
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: KDV.ZSF7  
a0PU&o1EF  
\[)SK`cwd  
V eY&pPQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !"-.D4*r  
iTT%_-X-  
Fq o h!F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Gxxz4    
B(} 'yY@%u  
vM$hCV ~N  
>,_0Mem2Rr  
二. 战前分析 8$Zwk7 w8A  
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。 m~P30)  
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 =w"Kkj>%oh  
/ ;[x3}[  
c^puz2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  &"27U  
  /* --------------------------------------------- */ _V0%JE'  
vector < int *> vp( 10 ); Ho[]03  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :V@)A/}uk  
/* --------------------------------------------- */ PDz:x4A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UlNV%34"  
/* --------------------------------------------- */ m I:^lp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R7!v=X]i  
  /* --------------------------------------------- */ ?2\oi*$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Qgv g*KX  
/* --------------------------------------------- */ D/;[x{;E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YTTi j|(  
G-R83Orl  
bu $u@:q 6  
JL{fW>5y|  
看了之后,我们可以思考一些问题: J~oxqw}  
1._1, _2是什么? 2dHsM'ze  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x'OP0],#  
2._1 = 1是在做什么? * {~`Lw)y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +9pock  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 DnG9bVm>  
dxH\H?NO  
V[WL S?-)  
三. 动工 =K|#5p`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n\<7`,  
I3'UrKKO  
Uq{$j5p8  
]>*VEe}hJ  
template < typename T > j(K)CHH  
class assignment wi+L 4v  
  { kt\,$.v8  
T value; `g)  
public : ;cPPx`0$9  
assignment( const T & v) : value(v) {} )UTjP/\gN  
template < typename T2 > v&d'ABeT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3;wiwN'  
} ; cR,'aX  
so/0f1R?~  
#b:YY^{g_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SD:`l<l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r:E4Wi{\  
"USzk7=&.  
F< 5kcu#iL  
nm]lPKU+Y  
  class holder ^8]7  
  { ~x+'-2A46  
public : )R?uzX^qf  
template < typename T > E?bv<L,"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?z6K/'?  
  { }bdoJ5  
  return assignment < T > (t); $ <C",&  
} S'w}Ir  
} ; :RJo#ape  
C!9mygI  
4GeN<9~YS  
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: :A:7^jrhi  
>,'guaa  
  static holder _1; ?EPHq, E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :hW(2=%  
"UhE'\()  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (: k n)  
而不用手动写一个函数对象。 1OMaY5F  
R^sgafGl=  
{ D|ST2:E  
Q=vo5)t   
四. 问题分析 O;McPw<&\:  
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。 8'b ZR]  
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。 @qjN>PH~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "rEfhzmyF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8fBhX,1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;;XY&J  
w`+-xT%  
五. 问题1:一致性 s'l|Ii  
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?| !wfUD2 K1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u*uHdV5  
J|be'V#]1  
struct holder [q_62[-X  
  { Vkd_&z7  
  // 3fXrwmBT8  
  template < typename T > \v<S:cTf  
T &   operator ()( const T & r) const 3PL0bejaT7  
  { OT=1doDp  
  return (T & )r; nR@mm j  
} w'$>E4\   
} ; k{b|w')  
#Z `Tk)u/  
这样的话assignment也必须相应改动: -r_\=<(  
fO^s4gWTg  
template < typename Left, typename Right >  F0zaA  
class assignment FV aC8Kw  
  { d7QUg 6=  
Left l; tSoF!@6  
Right r; COw!a\Jl  
public : y!R9)=/M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $^czqA-&  
template < typename T2 > J.U%W}Hx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pr4y*!|Y$  
} ; I5g|)Y Q  
ePv`R'#  
同时,holder的operator=也需要改动: `v<S  
;~[}B v  
template < typename T > P ecZuv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |*h{GX.(  
  { oAB:H \  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L ed{#+  
} D0kz;X  
5A|d hw   
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。 xt "-Jmox  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -JPkC(V7]  
i`];xNR'  
return l(rhs) = r; ~Jsu"kr  
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。 o]qwN:8^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NRT]dYf"z  
!Yn#3c  
template < typename Tp > v JVh%l+  
class constant_t EowzEGq!a5  
  { `r3 klL,W'  
  const Tp t; Pw7uxN`  
public : S'ms>ZENC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k W 8>VnW  
template < typename T > [cznhIvyO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mk973 'K'  
  { UhkL=+PD  
  return t; @H+L1H%9n  
} L{)t(H>O  
} ; uW#s;1H.)  
5M5vxJ)Lh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ; 2V$`k  
下面就可以修改holder的operator=了 `jTB9A"  
59W~bWHCP  
template < typename T > <&#]|HGc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X%(NI(+x,  
  { k4u/v n`&r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "XLtrAu{  
} kZrc^  
&N6[*7  
同时也要修改assignment的operator() uWFyI"  
P6ktA-Hv>  
template < typename T2 > x^pt^KR;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @V5i  
现在代码看起来就很一致了。 c|aX4=Z  
EEK!'[<,sE  
六. 问题2:链式操作 AL,7rYZG$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JXq!v:w6  
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。  (#O"  
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。 H<<t^,E^.t  
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。 =2QP7W3mg<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nHq4f&(H  
a8ouk7 G  
template < typename T > ST?Rl@4  
struct result_1 5k Q@]n:<k  
  { T{m) = (q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `zw%  
} ; qnWM  %k  
o~\.jQQxa  
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: }S?"mg& V  
:FH&#Eq~4  
template < typename T > Umzb  
struct   ref _O'!C!K6  
  { -mh"["L"  
typedef T & reference; "M /Cl|z  
} ; n=F rv*"Z  
template < typename T > Mlo,F1'?>  
struct   ref < T &> Xy!NBh7I  
  { V.qH&FJ=l  
typedef T & reference; !!V1#?0jw  
} ; -Q JPJ.  
v7KBYN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bolG3Tf|  
9\WtcLx  
template < typename T > t1J3'lS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i\b^}m8c.N  
  { i$6rnS&C  
  return l(t) = r(t); G8%VL^;O*5  
} qhcx\eD:?  
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。 |&W4Dk n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _#&oQFdYR  
vxC];nCC#  
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 4Otq3s34FT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GQhy4ji'z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j3`YaWw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hi/d%lNZ  
最后的布局是: MMpId Uhr  
                Add ' 7oCWHq[  
              /   \ _&9P&Zf4  
            Divide   5 [TUs^%2@  
            /   \ <;?1#ok  
          _1     3 39 zfbxX  
似乎一切都解决了?不。 U!uJ)mm  
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。 E0fMFG^P  
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。 ~|O;Sdo=  
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: 6m(? (6+;K  
8M,@Mb n  
template < typename Right > )R'%SLw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QKts-b[3  
Right & rt) const 4u%AZ<-C}m  
  { +75"Q:I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .[1 f$  
} D&ua A-;s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &S 66M2  
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。 aQ\SV0PI  
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。 h%W,O,K/  
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。 ji\LC%U-  
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。 rXMc0SPk  
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\ONw Ml  
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: |nnFjGC`~  
V V}"zc^  
template < class Action > f+s)A(?3  
class picker : public Action _D?/$D7u#%  
  { fjy\Q  
public : ]u$tKC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W'"?5} (  
  // all the operator overloaded )uo".n|n~B  
} ; 3%GsTq2o  
$|J+  
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。 7 L ,`7k|  
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: 7#G!es  
Et(H6O 8  
template < typename Right > j n SZ@u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H' /V<%  
  { /j$pV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @sZ7Ka  
} X@tA+   
I(7iD. ^:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RHNAHw9  
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。 s[h;9 I1w  
ftPhE)i  
template < typename T >   struct picker_maker ^lZ7%6  
  { pKj:)6t"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ip}%Y6Wj  
} ; h?OSmzRLd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > biS[GyQ  
  { /<$|tp\Rc  
typedef picker < T > result; _RxnB?  
} ; $V?sD{=W  
=A'JIssk  
下面总的结构就有了: ^%Cd@!dk  
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。 P, l (4  
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。 DBcR1c&<H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XP}5i!}}7=  
至此链式操作完美实现。 2 YWO'PL  
qM26:kB{  
Pp69|lxV=k  
七. 问题3 .*oL@iX  
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。 1D8S}=5&  
CPcUB4a%#  
template < typename T1, typename T2 > %@)q=*=y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ONcLhwH  
  { _eBNbO_J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \_R<Q?D+  
} aBY&]6^-  
k{F6WQ7  
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: 0Qvr g+  
DO*6gzW  
template < typename T1, typename T2 > ^ /%Y]d$  
struct result_2 W|rAn2H  
  { *dBmb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P{`fav  
} ; l$c/!V[3  
iWr #H  
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? /c-k{5mH%  
这个差事就留给了holder自己。 L?0IUGY  
    \eQPv kx2  
Ph.RWy")  
template < int Order > S[/udA   
class holder; G"u4]!$/  
template <> US9aW)8  
class holder < 1 > t!J>853  
  { I/A%3i=H  
public : g5Io=e@s  
template < typename T > !- QB>`7$  
  struct result_1 0k?]~ f  
  { Y`-q[F?\y  
  typedef T & result; ]|w~{X!b4  
} ; L1Yj9i  
template < typename T1, typename T2 > 'w72i/  
  struct result_2 1'TS!/ll];  
  { !XI9evJw  
  typedef T1 & result; s!D2s2b9e  
} ; fQ!W)>mi  
template < typename T > u0oTqD?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T>#~.4A0  
  { BOM0QskLf  
  return (T & )r; ,d_rK\J  
} N!dBF t"  
template < typename T1, typename T2 > $qZ6i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |HY{Q1%  
  { 30Qp:_D  
  return (T1 & )r1; $qg2@X.  
} pMViq0  
} ; Q7v1xBM  
iRG6Cw2  
template <> RX?!MDO  
class holder < 2 > 3%o}3.P,:@  
  { i-4L{T\K  
public : 2MYez>D  
template < typename T > lAC "7 Z?F  
  struct result_1 j^U"GprA  
  { tIod=a)  
  typedef T & result; T5T[$%]6  
} ; T<Zi67QC@  
template < typename T1, typename T2 > N z=P1&G'  
  struct result_2 v<l]K$5J&  
  { AFYdBK]  
  typedef T2 & result; ]S9Z5l0  
} ; NhF"%  
template < typename T > f61vE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /.A"HGAk  
  { ZXiJ5BZ  
  return (T & )r; ' \>k7?@  
} w}$;2g0=a<  
template < typename T1, typename T2 > FrLv%tK|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UEYJd&n0CB  
  { C;U4`0=8  
  return (T2 & )r2; 8$iHd  
} |{ZdAr.;  
} ; x*TJYST  
-T+'3</T  
a7u*d`3X=  
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> >。 z}$.A9yn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [GI2%uA0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sVmqx^-  
7o!t/WEEq  
return l(i, j) = r(i, j); {]m/15/$C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BAi0w{  
w6mYLK%  
  return ( int & )i; ZzR0k  
  return ( int & )j; y[S9b (:+  
最后执行i = j; ? }`mQ<~  
可见,参数被正确的选择了。 ]E DC s?,  
}jWg&<5+z  
M5_ t#[ [  
`0q=Z],  
7z/O#Fbs  
八. 中期总结 4:b'VHW.  
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: /f+BeQ3#/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hPgYKa8u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pSYEC,0B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SsfC m C  
CMv8n@ry  
V;J3lV<  
6^BT32,'  
-G_3B(]`  
{KEmGHC4R  
九. 简化 H%Lln#  
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。 m,]9\0GUd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9 p^gF2?k  
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: ZIh)D[n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^4<&"aoo  
  +-*/&|^等 }m Ub1b  
2. 返回引用。 h>!9N dzG  
  =,各种复合赋值等 UYW'pV  
3. 返回固定类型。 `Nz`5}8.?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .XkVdaX  
4. 原样返回。 4mX?PKvbn  
  operator, I};*O6D`  
5. 返回解引用的类型。 QJjk#*?,|  
  operator*(单目) TK~KM  
6. 返回地址。 @" umY-1f  
  operator&(单目) ,69547#o  
7. 下表访问返回类型。 [io|qLr}\  
  operator[] -m ;n}ECg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 08%Bx~88_%  
  operator<<和operator>> K,U8vc  
m] -cRf)9  
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。 3r,Kt&2$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V 7ZGT  
JZ:yPvJ  
template < typename Left > GWWaH+F[h  
struct value_return 2vsV :LS.  
  { /?z3*x  
template < typename T > 9v 8^uPA  
  struct result_1 #<u;.'R  
  { Ra H1aS(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :l iDoGDi  
} ; )24M?R@r  
!gfd!R  
template < typename T1, typename T2 > aS\$@41"  
  struct result_2 7~k=t!gTY  
  { t&EY$'c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N qz6_!  
} ; 0bIgOLP  
} ; n:k4t  
Unb3 Gv#O  
K" X" 2c1o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M,bs`amz  
vEGI  
下面我们来剥离functor中的operator() 9zIqSjos"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )1 HWD]>4  
>&7^yXS  
return l(t) op r(t) ?`O^;f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S QGYH  
return op l(t) Un T\6u  
return op l(t1, t2) r=54@`O!  
return l(t) op :rjfAe=s  
return l(t1, t2) op apfr>L3  
return l(t)[r(t)] iXvrZofE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (vchZn#  
+"k?G  
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: rcY &n^:  
单目: return f(l(t), r(t)); l~DIV$>,Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _jg tZ  
双目: return f(l(t)); $7i[7S4  
return f(l(t1, t2)); 3Z&!zSK^  
下面就是f的实现,以operator/为例 mF jM6pmo  
AS;qJ)JfzQ  
struct meta_divide |')PQ  
  { ;_E|I=%'E  
template < typename T1, typename T2 > 8VO]; +N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K(d+t\ca  
  { ~<_WYSzS  
  return t1 / t2; y=EVpd  
} UEfY'%x  
} ; X|ZAC!J5>  
=_ b/ g  
这个工作可以让宏来做: ;/JXn  
{ w sT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ # h4FLF_w  
template < typename T1, typename T2 > \ ]6Awd A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZKpJc'h  
以后可以直接用 ('Uj|m}9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;YW@ 3F-h  
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 VYO1qj  
(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。。。) lCl5#L9  
w&Gc#-B  
}N$f=:iI  
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 EUQtl_h/H  
[ K'gvLt1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k6RVP: V  
class unary_op : public Rettype P+OS  
  { PiCGZybCA  
    Left l; D3P/: 4  
public : t4/ye>P &  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gw[Eu>I  
n^O!93a  
template < typename T > ,u)jZ7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [;sTl~gC  
      { BOq9\g`5s  
      return FuncType::execute(l(t)); P?P.QK  
    } %b4tyX:N0  
`ZI-1&Y3  
    template < typename T1, typename T2 > (K84J*;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X?n=UebO^  
      { : T7(sf*!*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~dpf1fP  
    } Qx8(w"k*  
} ; CS(2bj^6 D  
p:W]  
.jk A'i@  
同样还可以申明一个binary_op ;e/F( J  
18Z1F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }*xjO/Ey  
class binary_op : public Rettype _*Z3,*~"X  
  { e6J^J&`|4  
    Left l; 7Zd g314  
Right r; -57~7 <N  
public : UOl*wvy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n_9Ex&?e  
72yJv=G  
template < typename T > QHf&Z*Xtl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UXJblo#  
      { [wnp]'+!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q^Oj/ws  
    } dIYf}7P  
9!W$S[ABRB  
    template < typename T1, typename T2 > xy"'8uRi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $/;K<*O$  
      { xz.Jmv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m|c [C\)By  
    } vgD+Y   
} ; GQ7uxdqWBQ  
~?HK,`0h>  
U&V u%+B  
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 gD4vV'|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dpylJ2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4"(rZWv  
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。 Dd pcov  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,p#B5Dif/  
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。。。 ,I x>.^|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -`* 'p i  
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) m6n%?8t  
下面是修改过的unary_op S)j( %g  
:-JryiI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t&J A1|q  
class unary_op seBmhe5qR  
  { >Bf3X&uS  
Left l; 2%`= LGQC  
  G:tY1'5  
public : P~=yTW  
|vl~B|",  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f5Gn!xF  
xUsL{24  
template < typename T > % ym};7'&b  
  struct result_1 -9,~b9$  
  { WGUw`sc\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $6pLsX  
} ; /]!2 k9u\  
 R#^ku)0  
template < typename T1, typename T2 > }P.Z}n;Uj  
  struct result_2 ;<m`mb4x[  
  { 7_76X)gIV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $Vq5U9-  
} ; xn503,5G*7  
5}ftiy[Yc  
template < typename T1, typename T2 > ?dCwo;~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PRaVe,5a  
  { ?{B5gaU9F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p8%qU>~+4  
} n-" (~  
ka\{?:r,8  
template < typename T > W3/bM>1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $KGMAg/H  
  { fPUr O  
  return OpClass::execute(lt(t)); eDZ8F^0  
} \?T9 v  
zHX\h [0f  
} ; Jl`^`Yv  
=zK4jiM1  
4hwb] Yz  
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 J#F5by%8  
好啦,现在才真正完美了。 K8X7IE  
现在在picker里面就可以这么添加了: f/#Id]B  
'A7!@hVy  
template < typename Right > 8lYA6A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wPjq B{!Q  
  { ZxwrlaA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %N<5ST>(  
} `M6"=)twu  
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。 >aO.a[AM  
 c2M  
{&IB[Y6  
;98b SR/  
o&E8<e  
十. bind TsK!36cg  
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。 [-_{3qq<e  
先来分析一下一段例子 =IsmPQKi  
xBTx`+%WS  
.F 6US<]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} },l i'r#p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \j`0 f=z_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <lf692.3  
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。 $e7%>*?m  
我们来写个简单的。 CE`]X;#y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P>X[}  
对于函数对象类的版本: 1\m,8i+gU  
l1DJ<I2  
template < typename Func > g&xj(SMj-$  
struct functor_trait @9HRGxJ=}  
  { : "| /  
typedef typename Func::result_type result_type; fc*>ky.v  
} ; 1#,4P1"  
对于无参数函数的版本: rxgSQ+G_  
$lf/Mg_H  
template < typename Ret > t2(X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .))j R:{3  
  { 3&^hf^yg  
typedef Ret result_type; 7 mCf*|  
} ; Jq &Hz$L|  
对于单参数函数的版本: ,Zn6T"[$  
H%vfRl3rB  
template < typename Ret, typename V1 > >S7t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  k;+TN9  
  { h8`On/Ur_8  
typedef Ret result_type; M=liG+d  
} ; K'Ywv@  
对于双参数函数的版本: 2j%=o?me^p  
wBXa;.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M\m:H3[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `CS\"|z  
  { FE!jN-#  
typedef Ret result_type; 6~%><C  
} ; ? ;CIS$$r  
等等。。。 RQQ' Wg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D#&9zR86F  
LVB wWlJ  
template < typename Func > spfW)v/T!  
struct func_return D wJ^ W&*  
  { mBErU6?X,A  
template < typename T > (`dz3 7@*  
  struct result_1 B<SE|~\2  
  { Ux=~-}<-w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D;0>-  
} ; {O2=K#J  
+s}&'V^  
template < typename T1, typename T2 > E,6|-V;?  
  struct result_2 [n[dr@J7v  
  { R BHDfm'~7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P! +Gwm{  
} ; z;1dMQ,#  
} ; T$D(Y`zdn  
hE {";/}J  
QGuqV8 y0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?4R%z([X7  
 7(+4^  
template < typename Func, typename aPicker > -13}]Gls7Q  
class binder_1 9-T<gYl  
  { T-a>k.}y  
Func fn; GfELL `yz  
aPicker pk; =6dAF"b)  
public : NF8<9  
)%@7tx  
template < typename T > %JE>Z]  
  struct result_1 xkDK5&V  
  { 1;(h0j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]oV{JR]  
} ;  b M1\z  
|iH MAo  
template < typename T1, typename T2 > g&  e u  
  struct result_2 EU[eG^/0@  
  { X=whZ\EZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AE7 7i,Xa  
} ; N4ZV+ |  
({j8|{)+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rgVRF44X{  
} e$  
template < typename T > 3Qe|'E,U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kz42AC  
  { z='%NZY  
  return fn(pk(t)); 0beP7}$  
} b~vV++ou_  
template < typename T1, typename T2 > Jo\MDyb]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z|E9}Il]  
  { N5*Q nb8  
  return fn(pk(t1, t2)); 4tCM 2it%  
} Vr},+Rj  
} ; I*N"_uKU  
PN93.G(W  
vQ*[tp#qU  
一目了然不是么? 0fewMS*  
最后实现bind FJZ'P;3  
|;US)B8}*Z  
Dq<la+VlO  
template < typename Func, typename aPicker > T>asH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .1[.f}g$J  
  { '{2]:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S#M8}+ZD,  
} ,)[9RgsE  
b$DiDm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U/enq,-F^  
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。 0]SWyC :  
ikc1,o  
十一. phoenix ?\8aT"o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kaCN^yQ  
Ge`7`D>L  
for_each(v.begin(), v.end(), jl P*RX  
( Sh!c]r>\Q  
do_ L4Jm8sy{  
[ jcqUY+T$  
  cout << _1 <<   " , " M]PZwW8  
] @~$d4K y<  
.while_( -- _1), }%Mdf6LS64  
cout << var( " \n " ) M v (Pp  
) SvSO?H!-  
); o08g]a  
D@La-K*5  
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: N] sbI)Z@  
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 Z2M(euzfi3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +JtKVF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,}IcQu'O  
f`Fj-<v  
Acw`ytV  
template < typename Cond, typename Actor > u9@B&  
class do_while "j_iq"J  
  { "a[;{s{{.  
Cond cd; qIuo8o}  
Actor act; ,<L4tp+y0  
public : r[!~~yu/o  
template < typename T >  )58O9b  
  struct result_1 yb',nGl~  
  { h7+"*fN  
  typedef int result_type; Vx<{cHQQ  
} ; [`GSc6j  
 PFX,X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oUnb-,8n  
9$$  Ijf  
template < typename T > F)cCaE;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hy3J2p9.  
  { i$] :Y`3h  
  do 7N 0Bj!  
    { Hes!uy  
  act(t); o>M^&)Xs  
  } e^eJ!~0  
  while (cd(t)); !d()'N  
  return   0 ; r:V bjmL  
} L!xFhVA<  
} ; =Oy&f:s  
?Vg~7Eu0  
fSbLkd 9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j:cu;6|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  t/t6o&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #|E#Rkw!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6ZI Pe~`  
下面就是产生这个functor的类: 01@ WU1IN  
p?$N[-W6-  
YWn""8p;P  
template < typename Actor > 68?&`/t  
class do_while_actor R_G2C@y*  
  { 1K3XNHF  
Actor act; /)TeG]Xg  
public : q,ie)`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <2]h$53y!  
CCG 5:xS  
template < typename Cond > fh`Y2s|:7R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Mk#r_:[BS  
} ; Mi.2 >  
I?D=Q $s  
q* lk9{>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P\Qvj7_  
最后,是那个do_ aiX&`   
9c]$d  
H&ek"nP_  
class do_while_invoker C2R"96M7q  
  { >e!J(4.-  
public : dE8f?L'  
template < typename Actor > 75H!i$(*+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <y?+xZM]#|  
  { =b$g_+  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7Z2D}O +  
} w aniCE o  
} do_; m)6 6g]F+  
Z]Xa:[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qGag{E5!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YL*FjpVW  
最后来说说怎么处理break和continue FMCA~N  
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。 W2XWb<QSEV  
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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