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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rvETt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bR}=bp4K  
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, HwxME%w  
-+Gd<U$  
|m>{< :  
0u=FlQ }h  
  class filler k|; [)gE  
  { o l8|  
public : Rdl^-\BV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rssn'h  
} ; us>$f20T  
gaVQ3NqF  
cUD}SOW  
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: ";*Iwd*V  
't#E-+o  
CAtdx!  
TKrh3   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D)GD9MJ  
s^>1rV]=(`  
$[M5V v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pa2cM%48  
*,#T&M7D  
[*z`p;n2D  
o}6d[G>  
二. 战前分析 VhX~sJ1%Gp  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,#hx%$f}d  
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 BiI`oCX  
{N`<TH PP  
c5AEn -Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a[ A*9%a  
  /* --------------------------------------------- */ X%]m^[6  
vector < int *> vp( 10 ); We:b1sZR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -=VGXd  
/* --------------------------------------------- */ tY0C& u2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e>Q_&6L  
/* --------------------------------------------- */ b^C2<'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'G8.)eTA'  
  /* --------------------------------------------- */ [.LbX`K:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n81z 0lnr  
/* --------------------------------------------- */ [O\[,E"K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #7"*Pxb#A  
65AG# O5R  
D9-D%R,  
D/TEx2.=J3  
看了之后,我们可以思考一些问题: rh$q]  
1._1, _2是什么? +5oK91o[y  
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。 bqSp4TI  
2._1 = 1是在做什么? Fpckb18}(O  
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。 +lED6 ]+%  
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。 k \V6 q9*  
V^E.9fs,  
\8iWcqJktN  
三. 动工 q&0I7OV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6U[bAp  
@`H47@e  
m j@{hGP  
} 0x'm  
template < typename T > !R"iV^?V  
class assignment (^ ;Fyf/  
  { cUK9EOPe  
T value;  "?(N  
public : :vRUb>z  
assignment( const T & v) : value(v) {} mIm.+U`a2  
template < typename T2 > ).uR@j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4.qW ~ W{  
} ; yVl?gGgh  
_|} GhdYE  
a^QyYX}\qR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w;4FN'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \'.#of  
NZ=`iA8)X  
P/;d|M(  
y;1l].L  
  class holder 8e*1L:oB!  
  { h4lrt  
public : ZA Xw=O5  
template < typename T > /R!/)sg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3 F ke#t  
  { }J-+^  
  return assignment < T > (t); w|0w<K  
} wU1h(D2&h  
} ; _pe_w{V-b6  
+*vg) F:  
E|>oseR  
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: NvU~?WN  
+=&A1{kR3  
  static holder _1; lx"#S '^~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )[d>?%vfd  
"l.1 UB&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 41Htsj  
而不用手动写一个函数对象。 L6E8A?>5rD  
dyN Kok#  
q#!]5  
JOvRU DZ  
四. 问题分析 <C6*-j1oz  
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。 w] =q>p  
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。 s+l3]Hd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (M,IgSn9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F|3iKK022  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6x8P}?  
~L7@,d:  
五. 问题1:一致性 E3==gYCe*  
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?| ~qj09  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @.SuHd  
1w/Ur'8we  
struct holder ne (zGJd  
  { hEv}g  
  // D<:J6W7]  
  template < typename T > ::eYd23  
T &   operator ()( const T & r) const : ZWKrnG  
  { cTQ]0<9:e  
  return (T & )r; \WN ,.  
} GoTJm}[N P  
} ; :\<D q 71  
r#;GVJR6  
这样的话assignment也必须相应改动: Obb"#W@3  
do>,ELS+m  
template < typename Left, typename Right > L/sMAB  
class assignment QqU>V0y"w(  
  { xJSK"  
Left l; sN%#e+(=  
Right r; )%T< Mw2u  
public : M7JQw/,xs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KqNbIw*sR  
template < typename T2 > ]1k"'XG4,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jQIb :\0#  
} ; ?5e]^H}  
. vJlTg  
同时,holder的operator=也需要改动: K,' v{wSr  
OqcM3#  
template < typename T > E)}& p\{E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n^P~]1i   
  { /-v6jiM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pi|P&?yw  
} .\6q\7Ej  
4`M7 3k0  
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。 *(>,\8OVf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M1 5_  
F\G-. 1  
return l(rhs) = r; AZgeu$:7p<  
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。 THl={,Rw`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j[e<CGZ  
A)j',jE&1  
template < typename Tp > xS>d$)rIj  
class constant_t 2uln)]  
  { 4,)EG1  
  const Tp t; O7of9F~"  
public : {#o0vWS>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p6Ie?Gg  
template < typename T > -)Zp"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Uzzt+Iwm  
  { <QcQ.b  
  return t; .nG14i7C  
} N9}27T+4  
} ; + <4gJoI  
g,61'5\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gFQ\zOlY8a  
下面就可以修改holder的operator=了 f}%paE"  
-\dcs?  
template < typename T > NQpC]#n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kQt#^pO)  
  { ><Awk~KR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3<%ci&B  
} ^_rBEyz@  
Nm.G,6<J  
同时也要修改assignment的operator() yPXa  
;if PqL kO  
template < typename T2 > |@*3 nb8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ua2waA  
现在代码看起来就很一致了。 wS"`~Ql_  
*+|,rcI  
六. 问题2:链式操作 :H(wW   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q dPqcw4+X  
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。 H,q-*Kk  
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。 ;rqW?':(i  
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。 9m+ejTK{U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct km,I75o.  
!-cK@>.pE  
template < typename T > GVK c4HGt  
struct result_1 1&.q#,EMn(  
  { $c0<I59&|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N7 ox#=g  
} ; hC D6  
,%X"Caz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: LuE0Hb"S8  
9 7Ua,  
template < typename T > #M5pQ&yZy  
struct   ref kIwq%c;  
  { &ra2(S45  
typedef T & reference; F>lM[Lu#  
} ; :6[G;F7s  
template < typename T > !+V."*]l  
struct   ref < T &> ]*]#I?&'Hx  
  { =!N,{V_  
typedef T & reference; "969F(S$  
} ; Z(Z$>P&4  
>.1d1#+b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mTU[khEmL=  
e,D RQ2AU  
template < typename T > 5I>a|I!j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dIq*"Ry+~  
  { jb83Y>  
  return l(t) = r(t); K 3.z>.F'h  
} k@ So l6  
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。 `P/87=h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^9zlxs`<d  
ZuNUha&a  
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 *bl|[(pP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6c[Slq!KA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZU68\cL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8O| w(z  
最后的布局是: =v(&qh9Q2  
                Add HXb^K  
              /   \ U: q4OtiP  
            Divide   5 OD6dMql  
            /   \ 9yYNX;C  
          _1     3 AK//]   
似乎一切都解决了?不。 a^eR~efdu@  
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。 "BA&  
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。 9WT{~PGj  
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: E4N"|u|   
SNrX(V::z  
template < typename Right > Aj{G=AT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :qvA'.L/;z  
Right & rt) const R+5yyk\  
  { pebNE3`#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IO{iQ-Mg  
} v`\CzT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mt*eC)~ Yx  
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。 CuFlI?~8 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。 _ 5/3RN  
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。 jP31K{G?  
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。 (gEz<}Av.  
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? @g] >D  
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: S76x EL  
$VJE&b  
template < class Action > "\O{!Hj8  
class picker : public Action J?/NJ-F  
  { nkkUby9  
public : }*|aVBvU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZK`x(h{p)  
  // all the operator overloaded M!Ywjvw*)3  
} ; `,s0^?_  
Mi<}q@]e  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 V;(Rg=5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |]'gd)%S\  
H><! C  
template < typename Right > 6Tg'9|g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5 J 7XVe>  
  { BYZllwxwTE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @N6KZn |R  
} nnuJY$O;M  
|k<5yj4?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~EO=;a_  
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。 kPYQcOK8  
97n,^t2F\  
template < typename T >   struct picker_maker <ahcE1h  
  { ZW ZKyJQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^)1!TewCY  
} ; h{CMPJjD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8nTdZu  
  { bJB* w  
typedef picker < T > result; oRHWb_$"  
} ; l<p6zD$l  
&t@|/~%[  
下面总的结构就有了: t<yOTVah  
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。 6Z!OD(/e  
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。 rp!>rM] s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V&R_A~<T  
至此链式操作完美实现。 fvM|Jb  
vqRW^>~-B  
gx=2]~O1(  
七. 问题3 fH 0&Wc3yC  
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。 bkL5srH  
p}lFV,V  
template < typename T1, typename T2 > fYzZW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,,~|o3cfq  
  { Zrp9`~_g<!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ca"20NQ)  
} Y4)=D@JI  
p2j=73$  
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: jEW@~e  
qViolmDz  
template < typename T1, typename T2 > to3D#9Ep  
struct result_2 c59l/qoz  
  { d~w}{LR[1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /;9]LC.g  
} ; 0[!38  
A{ Ejk|  
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? \"Aw ATQ  
这个差事就留给了holder自己。 3t$)saQR  
    YCu9dBeVS  
2@a]x(  
template < int Order > Hv .C5mo  
class holder; 8EAkM*D w  
template <> }zqYn`ffD  
class holder < 1 > Q*caX   
  { Jtl[9qe#]  
public : 8\rHSsP  
template < typename T > pu5-=QN  
  struct result_1 LYp=o8JW|  
  { "hXB_73)V  
  typedef T & result; ]`}R,'P  
} ; 3QD##Wr^  
template < typename T1, typename T2 > S1W(]%0/  
  struct result_2 v1~`76^  
  { v`9n'+h-c6  
  typedef T1 & result; <rFKJ^B  
} ; r?wE;gH  
template < typename T > -,} ppTG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'E~[I"0  
  { a[Oi  
  return (T & )r; X5wYfN  
} @G0j/@v  
template < typename T1, typename T2 > uNG?`>4>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .RxAYf|  
  { Zn"1qLPF  
  return (T1 & )r1; \!,qXfTMB  
} |k=L&vs  
} ; kV3Zt@+  
/WE1afe_R  
template <> l} UOg   
class holder < 2 > K;#9: Z^+  
  {  XV*uu "F  
public : tS&rR0<OW  
template < typename T > 4O'X+dv^I  
  struct result_1 Dl95Vo=1  
  { \ D,c*I|p7  
  typedef T & result;  d`&F  
} ; ,MdK "Qa>  
template < typename T1, typename T2 > Irnfr\l.  
  struct result_2 :s`\jJ  
  { }dO^q-t$3  
  typedef T2 & result; 9?#L/  
} ; q$ 6Tb  
template < typename T > -P|st;?#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (lR9x6yf  
  { <X1^w  
  return (T & )r; uQlQ%n%  
} 0N19R5NN8  
template < typename T1, typename T2 > nnPY8pdjSD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T?'Vb  
  { 5rx;?yvn  
  return (T2 & )r2; sy;_%,}N  
} c;pv< lX'  
} ; 6_h'0~3?`  
O6$d@r;EK]  
&?gvW//L2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7;;HP`vY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {@w!kl~8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +nT(>RJR  
O5eTkKUc  
return l(i, j) = r(i, j); b 6B5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I?!7]Sn$  
k(.6K[ b  
  return ( int & )i; dCkk5&2n  
  return ( int & )j; PhOtSml0  
最后执行i = j; y,QJy=?  
可见,参数被正确的选择了。 26Jb{o9Z<  
.y~vn[qN  
;VAHgIpx;  
zwa%$U  
K6l{wyMb|  
八. 中期总结 ~t-!{F  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Vy7o}z`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `gFE/i18  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5g(`U+ ,*(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I?_YL*  
oe{K0.`  
nVt,= ?_ U  
U4*Q;A#  
^*=.Vuqy  
08TeGUjJ  
九. 简化 yMoV|U6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 96FS-`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z nxAP|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: c_#+xGS!7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MQ{.%  
  +-*/&|^等 o6[aP[~F  
2. 返回引用。 |kXx9vGq@  
  =,各种复合赋值等 c/Ykk7T9--  
3. 返回固定类型。 2)zAX"#/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C>:'@o Z  
4. 原样返回。 b,Vg3BS  
  operator, }[gk9uM_7  
5. 返回解引用的类型。 %!X|X,b^O  
  operator*(单目) U'(@?]2 <G  
6. 返回地址。 "$Mz>]3&q  
  operator&(单目) jJK`+J,i}X  
7. 下表访问返回类型。 Q'B2!9=LB  
  operator[] %P2l@}?a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 = olmBXn/  
  operator<<和operator>> yxx'g+D*  
R@8pKCL.  
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。 dRD t.U!T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b&j}f  
RU_wr<  
template < typename Left > 9_  
struct value_return +xc1cki_{  
  { 2`;&Uwt  
template < typename T > C@3`n;yZ=  
  struct result_1 F?B`rw@xr  
  { Qmg2lP.)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^f%hhpV@  
} ; Sb& $xWL  
DQy<!Wb+  
template < typename T1, typename T2 > bk}'wcX<+]  
  struct result_2 p9`!.~[  
  { j @HOU~x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #NZ#G~oeO  
} ; ^.|P&f~  
} ; "h'+!2mf  
c&GVIrJ  
[<,i}z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +M=`3jioL  
<lo\7p$A  
下面我们来剥离functor中的operator() .*Mp+Q}^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: : [r/ Y  
NrK.DY4  
return l(t) op r(t) Y*Ra!]62  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ls*bCe  
return op l(t) H6t'V%Ys  
return op l(t1, t2) _*m<Z;Et  
return l(t) op e>] gCa  
return l(t1, t2) op =+z+`ot  
return l(t)[r(t)] NtfzAz/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aVvma=  
Id}/(Pkq  
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: {gkzo3  
单目: return f(l(t), r(t)); EQTJ=\WFF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6^l|/\Y{  
双目: return f(l(t)); ?-Zl(uX  
return f(l(t1, t2));  J^V}%N".  
下面就是f的实现,以operator/为例 s ]XZQr%  
/ :z<+SCh  
struct meta_divide x=M%QFe  
  { sW^e D;  
template < typename T1, typename T2 > /2.}m`5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K8bKTG\  
  { =f/CBYNw@V  
  return t1 / t2; 0;Oe&Y  
} 8=  kwc   
} ; ?l9j]  
-Is;cbfLj/  
这个工作可以让宏来做: j"F?^0aR,Q  
I?&/J4o:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8 v}B-cS  
template < typename T1, typename T2 > \ [. Db56  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B{ Ab #  
以后可以直接用 [p+-]V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C==yl"w  
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 v8} vk]b  
(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。。。) .sCj3sX*  
VtN1 [}  
\'Q rJ ?D  
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 CBr(a'3{Z  
!sG# 3sUe[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (hJ&`Tt  
class unary_op : public Rettype 4OaU1Y[  
  { tiGBjTPt  
    Left l; jP{&U&!i  
public : yiw4<]{IX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \47djmG-  
lHUd<kEC  
template < typename T > lz7?Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }6_*i!68"U  
      { Lc#GBaJ  
      return FuncType::execute(l(t)); 2{Y~jYt{h  
    } z?^oy.  
re~T,PPM  
    template < typename T1, typename T2 > $*Kr4vh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yu$QL@  
      { `y|_hb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Uv m:`e~?  
    } ZXIw^!8@/  
} ; oo\7\b#Jx  
$<QrV,T  
V,h}l"  
同样还可以申明一个binary_op (^NYC$ZxM=  
SK*z4p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]t0St~qUL)  
class binary_op : public Rettype J%u,qF}h  
  { 'Qh1$X)R7a  
    Left l; T-LX>*  
Right r; j'k <  
public : a$j ~YUG_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q+oV? S3{  
U`aB&[=$  
template < typename T > k2@]nW"S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'u:-~nSX)  
      { BsU}HuQZQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,v<7O_A/e  
    } ]rG/?1'^i  
/9e?uC6  
    template < typename T1, typename T2 > n$F~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fw S>V2R  
      { \xlG3nz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E<jW; trt_  
    } <2E|URo,#  
} ; &|<f|B MX  
iF9d?9TWl  
o! l Ykud  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )n]" ~I^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o1vK2V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 35Yf,@VO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 QC?~$>h!?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1<Sg@  
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。。。 f14^VTzP/#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RA!q)/ +  
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) /5<=m:  
下面是修改过的unary_op PY;tu#W!%  
Khb Ku0Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AhD C5ue=  
class unary_op jU $G<G  
  { sH.=Faos  
Left l; _jc_(;KPF  
  O%3Hp.|!  
public : <PVwf`W.  
| UlG@Mn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o@BV&|  
!> =ybRe  
template < typename T > [~u&#!*W  
  struct result_1 Zwm/c]6`  
  { f1]zsn:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f~F{@),acZ  
} ; _1NK9dp:  
'zM=[#!B  
template < typename T1, typename T2 > LFI#wGhXVk  
  struct result_2 l>MDCqV  
  { 6Cz O ztn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qVKdc*R-  
} ; o K>(yC[  
4EHrd;|   
template < typename T1, typename T2 > b8e\(Dww  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u4_QLf@I  
  { 3 3|t5Ia  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {"+M%%`*#  
} PJcfiRa'jQ  
s-_D,$ |  
template < typename T > =#/Kg_RKL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m`9nDiV  
  { f4fBUZ^ A  
  return OpClass::execute(lt(t)); f-G)pHm  
} #R{>@]x`  
3*& Y'/!  
} ; 0:`|T jf_  
KW(a@X  
+i!5<nn  
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~@t  
好啦,现在才真正完美了。 D3 yTN"  
现在在picker里面就可以这么添加了: r|=1{N x  
Jup)A`64  
template < typename Right > ICb!AsL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v,S5C  
  { 4WJY+)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UWF \Vx*)b  
} [Q0V5P~Q'  
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。 v!8=B21  
t&xoi7!$  
8 ECX[fw  
X3\PVsH$K  
!+Xul_XG  
十. bind cf88Fd6l/  
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。 Oj;*Gi9E  
先来分析一下一段例子 {YgU23;q  
V2ih/mh   
pY`$k#5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ts!tv6@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .P$m?p#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]:Gy]qkO  
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。 )Cl>%9  
我们来写个简单的。 %+H_V1F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !1G KpL  
对于函数对象类的版本: W!wof- 1  
J(l\VvK  
template < typename Func > PqV F}  
struct functor_trait _6nAxm&x`%  
  { wX0D^ )NtF  
typedef typename Func::result_type result_type; kU[hB1D5  
} ; F#gA2VCm  
对于无参数函数的版本: l!f_ +lv  
Qds<j{2  
template < typename Ret > rXi&8R[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [zx|3wWAX-  
  { l S)^8  
typedef Ret result_type; {+WBi(=W  
} ; w6i2>nu_O  
对于单参数函数的版本: ryVYY> *(K  
b^VRpv  
template < typename Ret, typename V1 > nwU],{(Hgr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZC N}iQu4  
  { y#j7vO  
typedef Ret result_type; 4<i#TCGex3  
} ; [UA*We 1  
对于双参数函数的版本: ,*J@ic7"  
s/tLY/U/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xg C^-A w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f6%k;R.Wz  
  { 9j:]<?D,A  
typedef Ret result_type; F qH))2  
} ; ENuL!H>;*  
等等。。。 C2}y#AI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v>]g="5}8  
@G" nkB   
template < typename Func > QN#"c  
struct func_return '4 *0Pw  
  { <= o<lRU  
template < typename T > ^OKm (  
  struct result_1 wa8jr5/k"  
  { a9-Mc5^'n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NPK;  
} ; ga;nM#/  
Uj7YTB  
template < typename T1, typename T2 > qWhW4$7x  
  struct result_2 Y~vk>ZC  
  { H?=W]<!W{y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :1A:g^n  
} ; W3,r@mi^s7  
} ; Ddr.6`VJ  
gADf9x"b  
|*NLWN.ja)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |dgiW"tUm  
O2Qmz=%  
template < typename Func, typename aPicker > MJ JC6:  
class binder_1 [P &B  
  { <[k3x8H'  
Func fn; #c:s 2EL  
aPicker pk; ^3dc#5]Xf  
public : I{89chi  
q`1tUd4G  
template < typename T > #kv9$  
  struct result_1 8g0 #WV  
  { rRRh-%.RU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .V hU:_u  
} ; t`8Jz~G`  
R4'.QZ-x  
template < typename T1, typename T2 > e3ZRL91c  
  struct result_2 oJTEN}fL  
  { /(^-= pAX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PEI$1,z  
} ; M7/5e3  
E{T3Xwg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ".>#Qp%  
^aB;Oo  
template < typename T > 5;XC!Gz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !f/K:CK|  
  { I0F [Z\U  
  return fn(pk(t)); jA,y.(mR  
} 0kUhz\"R:q  
template < typename T1, typename T2 > &u:U"j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (f&V 7n  
  { %`bs<ZWT  
  return fn(pk(t1, t2)); fQ9af)d  
} OAkqPG&w  
} ; (Iv@SiZf(  
usc/DQ1  
`lY-/Ty  
一目了然不是么? ()|e xWW  
最后实现bind 4m\Cc_:jO  
c\. )vH  
Ue9d0#9  
template < typename Func, typename aPicker > `m'RvUc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <@M5 C -hH  
  { 'cCM[P+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _oZ3n2v}@  
} I_B%F#X)  
_Q #[IH9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %{ U (y#  
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}wk  
!v3d:n\W8  
十一. phoenix F~v0CBcAL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F4=X(P_6  
Ne9VRM P  
for_each(v.begin(), v.end(), c:=HN-*vQ  
( \)*\$I\]  
do_ d1yLDj?  
[ &(< Gr0  
  cout << _1 <<   " , " Mprn7=I{Tg  
] *vNAm(\N  
.while_( -- _1), WDnNVE  
cout << var( " \n " ) [Qr_0O  
) un\o&0}  
); ^d>m`*px  
$m)eO8S+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qW3XA$g|j'  
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 +^J&x>5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `_DA!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1&h\\&ic  
nVpDjUpN  
wI7.M Gt  
template < typename Cond, typename Actor > yTc&C)Jba  
class do_while #}6~>A  
  { {dh@|BzsbH  
Cond cd; %M_F/O  
Actor act; /?>W\bP<  
public : f3;[ZS  
template < typename T > -R9{Ak  
  struct result_1 UnDX .W*2  
  { ;qzn_W  
  typedef int result_type; e9\_H=t+  
} ; YPs9Pqkn  
:S`12*_g"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {_>XsB  
p>U= Jg  
template < typename T > mJ8EiRSE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HII@Ed f?  
  { uEsF 8  
  do 6Po {tKU  
    { asW W@E  
  act(t); {#t7lV'4  
  } 0{!-h  
  while (cd(t)); /`qQWB5b  
  return   0 ; ;Gu(Yoa}y  
} "MPS&OK  
} ; = g%<xCp  
Vf(..8  
OHY|< &*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \"I418T K  
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。 9qq6P!  
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。 MO1H?U hx  
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。 =BD |uIR  
下面就是产生这个functor的类: &i805,lx  
6EY 0Fjsi  
nBd(p Oe  
template < typename Actor > >TGc0 z+  
class do_while_actor )eX{a/Be  
  { FrRUAoF O  
Actor act; A(XX2f!i  
public : }Oe4wEYN)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -g"Wi@Qr  
>N0L  
template < typename Cond > cI6Td*vM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?:5/4YC  
} ; v/7^v}[<  
fDXTedrG/  
e ?Jgk$"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d_[ zt)  
最后,是那个do_ &?j\=%  
M?m@o1\;W  
fn5!Nr ,  
class do_while_invoker SJ,];mC0  
  { D;:p6q}hT  
public : l?X)]1  
template < typename Actor > P#:nXc$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =FAIbM>u  
  { Yru,YA   
  return do_while_actor < Actor > (act); *aYuuRx  
} 6 ZXRb  
} do_; a!j{A?7Kw.  
~A(^<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p CeCR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #]*d8  
最后来说说怎么处理break和continue X4k|k>  
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。 }?CKE<#%  
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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