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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7 p}J]!Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BQu_)@  
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, Cp` [0v~0  
Vf9PHHH|   
%5Hsd  
\ 'G%%%;4  
  class filler N3nFE:`u]  
  { ^x-vOG lR  
public : uu@Y]0-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B8 ;jRY  
} ; nk|j(D  
/n;Ll](ri  
(L}  
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: rH Et]Xa  
FKRO0%M4}Z  
_:DnF  
,#:*dl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6;6a.iZ  
(hWr!(>C4]  
\n$s5i-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5G"LuA  
+RW P;rk  
HI)MBrj;r  
qDHiyg^u  
二. 战前分析 03$-U0.;-  
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。 ky>0  
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 3NAU|//J  
_ZX"gH x  
D1]%2:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H'7AIY }  
  /* --------------------------------------------- */ |W4 \  
vector < int *> vp( 10 ); q_S`@2Dzz,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S81Z\=eK  
/* --------------------------------------------- */ +EK(r@eV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5{/CqUIl  
/* --------------------------------------------- */ XHU&ix{Od  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *W aL}i(P1  
  /* --------------------------------------------- */ GO0Spf_Gh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AT Dm$ *  
/* --------------------------------------------- */ U  ?'$E\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /)fx(u#  
Rj6:.KEJ  
GPlAQk  
:?W {vV  
看了之后,我们可以思考一些问题: OjO$.ecT  
1._1, _2是什么? jyQ Bx  
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。 ;Yo9e~  
2._1 = 1是在做什么? wgfy; #  
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。 2r;^OWwr?  
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。 1&N|k;#QS  
:&: IZkO  
&* GwA  
三. 动工 oz $T.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y*nzOD$  
4bXAA9"  
tTrUVuZ  
B~z P!^m  
template < typename T > SxV(.i'  
class assignment at7|r\`?-  
  { %~%1Is`4J  
T value; P5M+usx  
public : zWvG];fsN  
assignment( const T & v) : value(v) {} `.>5H\w0e  
template < typename T2 > Fq3[/'M^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BkfWZ O{7  
} ; \bAsn89O  
E><!Owxt/  
2B&Yw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9Br2}!Ny  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Cw;&{jY  
8qwc]f$.w  
L-ans2?  
6ExUNp @U>  
  class holder ~@ a7RiE@  
  { @?ntMh6  
public : VesW7m*z  
template < typename T > V lb L p;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <<F#Al  
  { #k? Rl  
  return assignment < T > (t); BOqq=WY  
} d bU  
} ; h.0Y!'?  
g*$ 0G  
bm1+|gssn  
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: VU,\OOp  
W}B 4^l  
  static holder _1; [{3WHS.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $$C5Q;7w!  
 v|+}>g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t6 :;0[j  
而不用手动写一个函数对象。 tm\ <w H  
wqDRFZ1*P  
g*8LdH 6mq  
EFeGxM  
四. 问题分析 !NuYx9L?L  
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。 -x )(2|  
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。 !fdni}f)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {#M=gDhbX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qmUq9bV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9_IR%bm  
$IUP;  
五. 问题1:一致性 }%k,PYe/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :@g@jcbYq`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #$V`%2>  
AfvTStwr  
struct holder i gzISYC_  
  { Re?sopg0r  
  // 20gPx;  
  template < typename T > (zkh`8L  
T &   operator ()( const T & r) const  01I5,Dm  
  {  N3^pFy`  
  return (T & )r; <x@\3{{U  
} e2w$":6>  
} ; ixN>KwH  
V M[9!:  
这样的话assignment也必须相应改动: K8*QS_*  
S8j;oJ2 d  
template < typename Left, typename Right > Y1AbG1n|  
class assignment EK. L>3  
  { }]sI?&xB  
Left l; ,u QLXF2  
Right r; *|AnL}GJ  
public : xXO& -v{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8 g'9( )&  
template < typename T2 > 2a*1q#MpAt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [ d<|Cde  
} ; HC w$v#  
>j?5MIm03  
同时,holder的operator=也需要改动: Z91gAy^z<  
+Cx~4zEq  
template < typename T > sw*k(i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7-Rn{"5  
  { RhyI\(Z2q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qcke8Q  
} q p|T,D%  
,G1|] ~  
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。 ^8)&~q*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )<4o"R:*  
Q"8)'dL'  
return l(rhs) = r; Kbx(^f12  
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。 #l~ d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DMcvu*A  
O89<IXk  
template < typename Tp > 7=om /  
class constant_t R#tz"T@  
  { eFXxkWR)  
  const Tp t; 7|zt'.56[  
public : En6fmEn&;o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #f.@XIt'  
template < typename T > =YA%= d_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MS^,h>KI  
  { w;H  
  return t; : ` F>B  
} C Cq<y  
} ; DWJ%r"aN  
< Q\`2{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lGG1d  
下面就可以修改holder的operator=了 #CV(F$\1{  
^1,]?F^  
template < typename T > ?O4Dhu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i[3$Wi$  
  { y(.WK8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %n}fkj'  
} a}E8A DyC  
o~P8=1t   
同时也要修改assignment的operator() 8f^URN<x  
l0D.7>aj  
template < typename T2 > JPQ02&e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2l5@gDk5  
现在代码看起来就很一致了。 .[cT3l/t  
Zy*}C,Z  
六. 问题2:链式操作 08k1 w,6W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oE)c8rE  
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。 8x,;B_Zu  
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。 Rz=]KeZu  
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。 :Yz.Bfli  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }sJ% InL  
Arp4$h  
template < typename T > Ur&: Rr  
struct result_1 L$jyeFB5  
  { P#ru-0DD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 't)j  
} ; '[-H].-!   
dJ24J+9}]j  
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: ^* DKF  
H8\{ GGg  
template < typename T > KMbBow3o*~  
struct   ref g X(QRQ  
  { H50nR$$<*Y  
typedef T & reference; 3J,/bgL5  
} ; 3^ Z tIZ  
template < typename T > '!1lK  
struct   ref < T &> r1?LKoJOn  
  { ?,%N?  
typedef T & reference; wkm SIN:  
} ; ;=^WIC+Nr  
=u;q98r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fZ %ZV  
A(s/Nz>  
template < typename T > T2(+HI2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sr+1.77}  
  { "V:UQ<a\  
  return l(t) = r(t); n--`zx-['  
} >XZq=q]E!  
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。 iTK1I0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qob!!A14p  
_%L3?PpF"  
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 >=Rb:#UM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }oU&J81  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n&V(c&C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e4`KnHsL  
最后的布局是: ;s!H  
                Add WUV Q_<i+  
              /   \ ujSzm=_P  
            Divide   5 u}h'v&"e,  
            /   \ tw(2V$J  
          _1     3 ?@,:\ ,G  
似乎一切都解决了?不。 97 g-*K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3z ry %qV=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 S:j0&*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -|T^  
>@|<1Fx|  
template < typename Right > ;K_B,@:'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >*(>%E~H  
Right & rt) const QRjt.Ry|  
  { #}Cwn$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \r 2qH0B  
} kO#`m ]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zhe5i;M  
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。 :tgTYIF  
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。 loB/w{r*x  
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。 q8lK6p\:W  
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。 u rOGOa$  
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? EpfmH `  
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: #(H_w4  
SrtmpQ  
template < class Action > -a[{cu{  
class picker : public Action _7;^od=C  
  { :6 fQE#(s&  
public : Yp)U'8{h c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?uN(" I  
  // all the operator overloaded 2I<T<hFW]  
} ; ,W-0qN&%/  
YMd&+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。 $5IrM 7i  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?X1#b2s  
|gz ,Ip{  
template < typename Right > {;E/l(HNI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Kd)m"9Cc  
  { ihWz/qx&q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >N J$ac  
} *PEuaRDN  
$%JyM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xNkY'4%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 yh:,[<q  
~'MWtDe:Z8  
template < typename T >   struct picker_maker q@9 i3*q;  
  { N 3c*S"1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8tMte!E  
} ; I={{VQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xW =$j|  
  { to 6Q90(  
typedef picker < T > result; ea0tx3'  
} ; >G2-kL_  
NO^t/(Z  
下面总的结构就有了: @W8}N|jek  
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。 E+zn\v  
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。 !@ {[I:5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6sl<Z=E#  
至此链式操作完美实现。 "v!HKnDT  
X.l"f'`l  
8$UZL  
七. 问题3 2gAdZE&Y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9Fx z!-9m  
lMez!qx,=  
template < typename T1, typename T2 > 43=-pyp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3b@1Zahz  
  { Os 2YZ<t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L"7` \4  
} &W+G{W{3  
 _np>({  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *9Js:z7I  
MZW Y  
template < typename T1, typename T2 > C$G88hesn  
struct result_2 t0H=NUP8  
  { L_ qv<iM$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H0 n@kKr  
} ; efkie}  
.N5R?fmD  
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? 7TPLVa=hO  
这个差事就留给了holder自己。 Rn(F#tI  
    A|_%'8  
zGd*Q5l  
template < int Order > O\F^@;] F6  
class holder; .Xz"NyW  
template <> [-Tt11  
class holder < 1 > k=~pA iRDN  
  { m\Fb ,  
public : gc:p@<  
template < typename T > MY*>)us\  
  struct result_1 \]#;!6ge  
  { &Yks,2:P  
  typedef T & result; Oj lB 0  
} ; q MdtJ(gq  
template < typename T1, typename T2 >  !QW 0  
  struct result_2 zV(tvt  
  { V<NsmC=g  
  typedef T1 & result; <\9Ijuq}k  
} ; QRZTT qG  
template < typename T > {S"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9EA !j}  
  { 8j+:s\  
  return (T & )r; 19w,'}CGk  
} &B7+>Ix,  
template < typename T1, typename T2 > ?)o4 Kt'h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y7IbE   
  { (zro7gKked  
  return (T1 & )r1; ?r'TH/>  
} tqwk?[y}+l  
} ; %)hIpxOrX  
sa gBmA~  
template <> s?;<F  
class holder < 2 > 0m YZ7S5g  
  { o`T<}z26  
public : yw Q!9 \  
template < typename T > Q~Sv2  
  struct result_1 sHPwW5j/o'  
  { 0jJ28.kOp  
  typedef T & result; 'oHOFH9:{b  
} ; voej ~z+  
template < typename T1, typename T2 > CWe>jlUQ  
  struct result_2 }!yD^:[ 5  
  { yc%E$g  
  typedef T2 & result; !%RJC,X  
} ; #9hXZr/8  
template < typename T > x [{q&N!"`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vu'!-K=0  
  { ,ORG"]_F  
  return (T & )r; zr;Y1Xt4  
} rb}wv16?  
template < typename T1, typename T2 > 23\j1?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #Yuvbb[  
  { LOvHkk@+  
  return (T2 & )r2; [8XLK4e  
} x;LzG t:w  
} ; ]]0,|My7  
X[](Kj^`<  
T6#CK  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `.%JjsD<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R@iUCT^$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MFt*&%,JX  
;sPoUn s'  
return l(i, j) = r(i, j); I.'b'-^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QA#3bFZt1n  
(=4W -z7  
  return ( int & )i; ytz SAbj  
  return ( int & )j; FT.,%2  
最后执行i = j; |Ic`,>XM  
可见,参数被正确的选择了。 l [GOs&D1  
jS.g]k  
 \ %=9  
F {+`uG  
6KZf%)$  
八. 中期总结 <#M`5X.  
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: G:W>I=^DaR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'heJ"k?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `J0i.0p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^|!I +  
c{+AJ8  
}8-\A7T  
ZR0r>@M3v<  
nH|,T%  
-r7]S  
九. 简化 bzN-*3YE=  
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|[RDaAb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^].jH+7i*  
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: E Y<8B3y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sP@X g;]  
  +-*/&|^等 b5G}3)'w  
2. 返回引用。 6 K` c/)  
  =,各种复合赋值等 h}`!(K^;3  
3. 返回固定类型。 |RkcDrB~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AK!hK>u`  
4. 原样返回。 }n_p$g[Nj/  
  operator, /93l74.w  
5. 返回解引用的类型。 wC_l@7 t  
  operator*(单目) epHJ@W@#  
6. 返回地址。 ulFzZHJ  
  operator&(单目) wXMDh$  
7. 下表访问返回类型。 $~0Q@):  
  operator[] WE6a'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B/JO~;{  
  operator<<和operator>> -t2T(ha  
7dG 79H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *OJ/V O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -|k)tvAm  
LQ11ba  
template < typename Left > J5p"7bc  
struct value_return 3.d"rl  
  { #11NPo9  
template < typename T > Uxfl_@lJ  
  struct result_1 57a2^  
  { 'ly?P8h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "gtHTqheH  
} ; ^9OUzTF  
>_dx_<75&  
template < typename T1, typename T2 > "xmP6=1  
  struct result_2 M->*{D@a  
  { ,#FLM`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9E2j!  
} ; acP+3u?r  
} ; aprm0:Q^  
Zn=T#o  
kE8>dmH23  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wz4&7KYY  
do*}syQ`O  
下面我们来剥离functor中的operator() I:bD~F b3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vu!d)Fy  
n79QJl/  
return l(t) op r(t) ;8WZx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T{qTj6I  
return op l(t) w=]Ks'C]  
return op l(t1, t2) %W,D;?lEo>  
return l(t) op &cWjE x  
return l(t1, t2) op Z=B_Ty  
return l(t)[r(t)] FGO[ |]7IN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W?yd#j  
DFhXx6]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e^4 p%  
单目: return f(l(t), r(t)); 4n#ov=)-~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iv`O /T  
双目: return f(l(t)); }+o:j'jB  
return f(l(t1, t2)); MV_Srz  
下面就是f的实现,以operator/为例 dY?`f<*  
}bN%u3mHws  
struct meta_divide )"zvwgaW  
  { I? THa<  
template < typename T1, typename T2 > alh >"9~!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `Y-|H;z  
  { o1&:ry  
  return t1 / t2; -<jL~][S  
} Fhv/[j^X  
} ; g  %K>  
[7(-T?_  
这个工作可以让宏来做: O}9KJU  
}$MN|s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r`)L ~/  
template < typename T1, typename T2 > \ q~CA0AR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8+]hpa,q  
以后可以直接用 y;mj^/SxK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #HS]NA|e@  
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 y4h=Lki@  
(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。。。) EbeI{ -'aF  
[E#UGJ@  
XwV'Ha  
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 %r&-gWTQ,  
4Mk-2 Dx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gaA<}Tp,  
class unary_op : public Rettype s9dO,FMs0t  
  { i)#:qAtP*  
    Left l; m}>F<;hQ  
public : tiN?/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UobyK3.%  
H|cNH=  
template < typename T > pg]BsJN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,-x!$VqS  
      { OD' ]:  
      return FuncType::execute(l(t)); $$:ZX  
    } $/6;9d^  
BCe_@  
    template < typename T1, typename T2 > G'YH6x,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const omWJJ|b~  
      { ikE<=:pe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .jy]8S8[|%  
    } vI$t+m:  
} ; %|G"-%_E  
Ax!+P\\2~  
7'NwJ,$6\  
同样还可以申明一个binary_op *6xgctk  
Y+K|1r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vh}SCUof'  
class binary_op : public Rettype x0 d~i!d  
  { 9qS"uj  
    Left l; uKgZ$-'  
Right r; XZw6Xtn  
public : 4&/j|9=X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]|<w\\^A  
Y(.OF Q  
template < typename T > AoA!q>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WyP W*  
      { eY{+~|KZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;n|^1S<[  
    } ~4q5 k5.,  
}I`a`0/  
    template < typename T1, typename T2 > iNwqF0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j~j\\Y  
      { hHqh{:q{v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kx_h1{  
    } ]Qm]I1P  
} ; @ 49nJi  
VLBE'3Qg 1  
5k|9gICyd*  
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 i-yy/y-N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t>8XTqqi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Scv#zuv_  
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。 k+1|I)z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?eV4 SH  
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。。。 +a^F\8H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5BBD.!  
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) tGB@$UmfU  
下面是修改过的unary_op HHqwq.zIy  
Xl74@wq   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [pVamE  
class unary_op };'\~g,1  
  { nC{%quwh{  
Left l; Zw wqSyuGf  
  #97h6m?  
public : Fs[aa#v4B  
Vb BPB5 $q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u{["50~  
] }f9JNf$  
template < typename T > Pz$R(TV  
  struct result_1 q\\gpCgp  
  { vFEQ7 qI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DNP13wp@  
} ; .jMq  
A<;SnXm  
template < typename T1, typename T2 > %kgkXc~6|x  
  struct result_2 +**!@uY  
  { .5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h<~7"ONhV  
} ; soCi[j$lH  
[ Bl c^C{f  
template < typename T1, typename T2 > }B~If}7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const svXR<7) #  
  { /PsnD_s]5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RoAlf+&Qb  
} O#Wh TDF"  
i*CZV|t US  
template < typename T > ?.Pg\ur  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =/\:>+p^.y  
  { QNDHOo>v  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9(":,M(/o  
} {&Q9"C  
<id}<H  
} ; 1{P'7IEj  
tnLAJ+ -M  
GRY2?'`  
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 $ /nY5[  
好啦,现在才真正完美了。 `Qeg   
现在在picker里面就可以这么添加了: VE8;sGaJ  
0@AAulRl  
template < typename Right > `=7j$#6U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;j2vHU#q-  
  { NzNA>[$[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aN(|'uO@  
} qoAj] ")  
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。 c_elShK8#  
MTUn3;c/  
O(_[ayE  
&5: tn=E  
B-l'vVx  
十. bind Uk\Id ~xLV  
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。 H<1WbM:w  
先来分析一下一段例子 S6[v;{xJ  
36am-G  
MeUaTJFEB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?mlNL/:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h>Hb `G<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -1J[n0O.  
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。 + T8B:  
我们来写个简单的。 uw2hMt (N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D.mHIsX6\  
对于函数对象类的版本: /JT#^Y  
a.z;t8  
template < typename Func > @/ k@WhFZ  
struct functor_trait IUwm}9Q!  
  { S%`0'lzzj  
typedef typename Func::result_type result_type; (T2m"Yi:  
} ; !fj(tPq  
对于无参数函数的版本: ZI=v.wa  
<ZB1Vi9}8  
template < typename Ret > -I=l8m6L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !>1@HH?I\/  
  { E4hLtc^ +  
typedef Ret result_type; y{N-+10z  
} ; q&d~ \{J  
对于单参数函数的版本: 6&/T@LQYrh  
RZ+`T+zL  
template < typename Ret, typename V1 > p QizJ6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > __.+s32SS$  
  { )wNP( @$L  
typedef Ret result_type; H<3I 5Kgt  
} ; 9V5-%Iv  
对于双参数函数的版本: RSo& (Uv  
,{c?ymw?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^_m9KA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YY!Rz[/  
  { 71\xCSI1w&  
typedef Ret result_type; 4t)/  
} ; f!JS= N?3  
等等。。。 &%-73nYw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QqU!Najf  
!/wtYI-`  
template < typename Func > S9#)A->  
struct func_return h2D>;k  
  { %V nbmoO  
template < typename T >  s~Te  
  struct result_1 /bVoErf  
  { XcjRO#s\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0L/n?bf  
} ; 9 yfJVg  
q|),`.eh\  
template < typename T1, typename T2 > Q@HopiC  
  struct result_2 eow'K 821A  
  { )vSRHE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5D'\b}*lJ}  
} ; k`N^Vdr  
} ; 5s]. @C8  
9th,VnD0  
r >nG@A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gN"7be&J  
jB(|";G  
template < typename Func, typename aPicker > 4H/fP]u  
class binder_1 GI1  
  { R~6$oeWAw  
Func fn; c??mL4$'N  
aPicker pk; {lc\,F*$  
public : hzvd t  
`V04\05  
template < typename T > >m$ 1+30X  
  struct result_1 &e!7Z40w@&  
  { SBS3?hw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; % S os  
} ; <q@a~'Ai?!  
sL$:"=  
template < typename T1, typename T2 > )<tI!I][j  
  struct result_2 S@/IQR  
  { a5 TioQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~5oPpTAe  
} ; G2T|RT $_K  
n~V ]Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uu>Pkfo  
?)ONf#4Y  
template < typename T > 6g)G Y"49  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #e$5d>j(  
  { *vwbgJG! *  
  return fn(pk(t)); W}mn}gTQ  
} >: g3k  
template < typename T1, typename T2 > R)m'lMi|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \r+8qC[,  
  { BNs@n"k  
  return fn(pk(t1, t2)); 7](KV"%V  
} Xx>X5Fy  
} ; OL^l 3F  
,]d /Q<  
@W"KVPd  
一目了然不是么? z+n,uHs  
最后实现bind Jh!I:;/  
lE(a%'36  
W~7A+=&  
template < typename Func, typename aPicker > LF& z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @y\X R  
  { i=oU;7~zK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5l UF7:A>#  
} .0`m\~L  
!'9Feoez  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9~/J35  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <"my^  
R[hzMU}KB  
十一. phoenix {C N~S*m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4?q <e*W  
>]vlkA(  
for_each(v.begin(), v.end(), 2OVRf0.R~  
( )x=1]T>v"'  
do_ E vg_q>  
[ Eu@huN*/  
  cout << _1 <<   " , " Oagsoik  
] %_%Q 8,W  
.while_( -- _1), #W.#Hjpp  
cout << var( " \n " ) 2Tp1n8FV  
) M:[ %[+6  
); _)>_{Pm  
naR0@Q"\h  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +{f:cea (1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @a0DT=>dT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ni-xx9)=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mQ|v26R  
!u[eaLxV  
+b3RkkC  
template < typename Cond, typename Actor > 1e{IC=  
class do_while ij(B,Y  
  { TU,s*D&e  
Cond cd; m!tbkZHQn0  
Actor act; :2rZcoNb.  
public : 8"8t-E#?  
template < typename T > oldA#sA$  
  struct result_1 Ki$MpA3j   
  { &-Gqdnc  
  typedef int result_type; Pama#6?OPh  
} ; SBfT20z[  
yDegcAn?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kzm+GW3o[  
AicBSqUke  
template < typename T > 3yU.& k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (mTE;s(  
  { ] [+#;avU  
  do 5A3xVN=  
    { 26I_YL,S  
  act(t); W_\5nF  
  } c|B.n]Z  
  while (cd(t)); !h23cj+V  
  return   0 ; IYS)7`{]  
} {E9+WFz5  
} ; mpU$ +  
,*&:2o_r  
_u5#v0Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $0>60<J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %7IugHH9y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 p93r'&Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 t\k$};qJ  
下面就是产生这个functor的类: @hiCI.?X  
/'l{E  
Cz\e w B  
template < typename Actor > _/-jX  
class do_while_actor 4U+xb>  
  { 7vrl'^1  
Actor act; |Mu p8(gCk  
public : [B#R94  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m.# VYN`+A  
P2BWuh F  
template < typename Cond > 8*#R]9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j,lT>/  
} ; S1Wj8P-  
*`ua'"="k  
n 22zq6m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )_syZ1j  
最后,是那个do_ ; >hNt  
Tc>   
.w=/+TA  
class do_while_invoker r ~jm`y  
  { "GMBjT8  
public : P;=n9hgHI  
template < typename Actor > f332J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SPX$ U5&  
  { Z_};|B}  
  return do_while_actor < Actor > (act); =9O^p@Q#W  
} D[aCsaR  
} do_; }Z@ovsG  
9ifDcYl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~dgDO:)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?I_s0k I  
最后来说说怎么处理break和continue %GjM(;Tk  
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。 p{amC ;cI$  
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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