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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9Bdt(}0A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $ P: O/O=>  
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, kax\h  
W3&tJ8*3  
'P laMOy  
4'Xgk8)  
  class filler C;Ic  
  { 7OVbP%n)d2  
public : I,ci >/+b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _2hXa!yO  
} ; k$Rnj`*^  
wU`!B<,j  
yg;_.4TpIO  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TNY4z(r  
*zVvQ=  
u-DK_^v4M  
Rt(J/%;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *Q}[ ]g  
(LJ@S eM;  
Gzt=u"FV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;\y ;  
b!$}ma;B  
kw,$NK'  
/.V0ag'G  
二. 战前分析 #\4 b:dv  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Qu%D  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uH\kQ9f  
6'OO-o  
-s__ E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LD(C\  
  /* --------------------------------------------- */ >O]s&34  
vector < int *> vp( 10 ); {.k)2{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ujgLJ77  
/* --------------------------------------------- */ dl l%4Sd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 80ZnM%/}  
/* --------------------------------------------- */ > %*B`oqo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %85Icg  
  /* --------------------------------------------- */ ?\H.S9CZ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Erb Sl  
/* --------------------------------------------- */ X)uDSI~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]UNZd/hIL  
\gccQig1CJ  
}fIqH4bp  
gs`^~iD]m  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~%y\@x7I  
1._1, _2是什么? Pg^h,2h  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }X$l\pm  
2._1 = 1是在做什么? $W!]fcZlB  
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。 <>4!XPo%J  
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。 IftxSaP  
+T_ p8W+j  
o;J;*~g  
三. 动工 [{F%LRCo-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K 6pw8  
V 2kWiyN  
aIvBY78o  
)teFS %  
template < typename T > %my  
class assignment T!( 4QRh[  
  { ER|!KtCSM  
T value; aqQ o,5U>  
public : /jrY%C  
assignment( const T & v) : value(v) {} Etmo7 8e  
template < typename T2 > UR>_)*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sp8[cO=  
} ; qw:9zYG}qW  
T_L6 t66I  
!p% @Deu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F +j O*F2h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fuSq ={]  
(5Ky6b9v  
z Bf;fi  
nN{dORJlx  
  class holder q]v,  
  { sX'U|)/pD  
public : p~>_T7ze  
template < typename T > Xu<FDjr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Pc4R!Tc  
  { /"0as_L<  
  return assignment < T > (t); 2oNV=b[  
} u 2lX d'  
} ; +#v4B?NR  
|[wyc!nY).  
<kc]L x  
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: 0_V*B[V  
u[`v&e  
  static holder _1; i wz` x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  M]0^ind  
nL;K|W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XqFu(Lm8=  
而不用手动写一个函数对象。 Rrz'(KSDw  
T{ nQjYb?  
wG:$6  
-><QFJ  
四. 问题分析 O|(o8 VS  
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。 ZKsQ2"8{M  
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。 tMG@K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JTkCk~bX[z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {F)E\)$G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^fZGX<fH   
D5[VK `4Z  
五. 问题1:一致性 n `#+L~X  
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\h, SX<U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W8uVd zQ   
%QE5<2k  
struct holder 8 DL hk  
  { {fElto   
  // tBTJmih"  
  template < typename T > ,# iZS&  
T &   operator ()( const T & r) const )6C`&Mj  
  { $:]tcY-L9  
  return (T & )r; [,\i[[<  
} ?7rD42\8H  
} ; D3]@i&^B  
09x+Tko9;*  
这样的话assignment也必须相应改动: DrV0V .t,  
Z_jn27AC  
template < typename Left, typename Right > <dJIq"){  
class assignment dWIZ37w+D  
  { xrX?ZJ  
Left l; x{QBMe`  
Right r; lSs^A@s  
public : |Pj9ZG#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ){jqfkL  
template < typename T2 > dd19z%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Cl-S=q@>V  
} ; tbRE/L<  
SDJ;*s-  
同时,holder的operator=也需要改动: eTT^KqE>&  
$ #t|(\  
template < typename T > XzN-slu!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xf[z EEt  
  { 6HB]T)n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A@\qoS[  
} &,_?>.\[<  
 Q;Q  
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。 3[iSF5%V*p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^,~N7`  
`6n!$Cxo  
return l(rhs) = r; qYDj*wqf  
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。 <XY;fhnB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Iy6p>z|  
i)GeX:  
template < typename Tp > olHH9R9:  
class constant_t c-ttds  
  { sio)_8tp  
  const Tp t; } =xI3;7  
public : #%:`p9p.S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p9k4w% ~:  
template < typename T > $:PF9pY(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4LJ]l:m  
  { kf}F}Ad:%  
  return t; A-X  
} LAizx^F  
} ; [}jj<!9A_;  
y4 dp1<t%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y @]8Ep  
下面就可以修改holder的operator=了 ^! $} BY  
>~.Zr3P6kC  
template < typename T > :QxL 9&"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %_]=i@Y~  
  { d'x<- l9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H-;&xzAI  
} -B<O_*wOj  
]u\  `  
同时也要修改assignment的operator() kQqBHA  
U)SM),bE[  
template < typename T2 > *4r s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9k714bnMLX  
现在代码看起来就很一致了。 03P N{<  
?"5~Wwp.T  
六. 问题2:链式操作 8=lHUn9l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \.K\YAM<  
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。 Wg}B@:`T  
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。 =}B4I  
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。 P@^z:RS*{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~uP r]#  
~ >&I^4  
template < typename T > E.?E~}z  
struct result_1 \f8P`oET~  
  { SJ1w1^#Pz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DBqg_v  
} ; I rtF4ia.  
yS1b,cxz  
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: HA$^ *qn  
zz7Y/653  
template < typename T > *#9VC)Q  
struct   ref |@T5$Xg]5  
  { o(B<!ji~'  
typedef T & reference; J=f:\]@Oy  
} ; v_?s1+w  
template < typename T > 2LhfXBWf  
struct   ref < T &> :t2 9`x  
  { x.0k%H  
typedef T & reference; _A@fP[C  
} ; *F26}q  
~zXG<}n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PfwI@%2  
>N+bU{s  
template < typename T > oTplxF1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )OW(T^>_'I  
  { s=\LewF1<  
  return l(t) = r(t); Q1O_CC}  
} 2uJNc!&  
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。 iylBK!ou  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kT Z?+hx  
@2GhN&=  
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 NB!'u) lFD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |.Y@^z;P3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2A@Y&g(6T7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mp^OL7p^^  
最后的布局是:  #{)r*"%  
                Add !I~C\$^U  
              /   \ 0Y38 T)k  
            Divide   5 B9m>H=8a  
            /   \ 1_33;gP  
          _1     3 #Lhj0M;a  
似乎一切都解决了?不。 LK   
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。 ei+9G,  
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。 q 2_N90u  
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: &viwo}ls0  
%v`-uAy:  
template < typename Right > uv~qK:Nw(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /el["l  
Right & rt) const 4."o.:8x  
  { uI[-P}bSc&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }rj C_q  
} #x4h_K Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?[hy|r6$  
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。 2 0Cie q  
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。 (T%F!2i([U  
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。 !TV_dKa  
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。 ^.Ih,@N6  
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? sT[av  
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: E&s'uE=w+  
4BduUH  
template < class Action > /A[oj2un  
class picker : public Action zDvP7hl  
  { 'o)ve(  
public : St~SiTJU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XL.CJ5y>  
  // all the operator overloaded ]@ Sc}  
} ; &k_wqV  
@qO8Jg"Q  
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。 IQk#  
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: {l*&l2  
:EQme0OW  
template < typename Right > Jm);|#y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j J`Zz  
  { .j:.WnW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4I:JaRT d  
} 8~[C'+r  
z|DA _dG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8[`^(O#\E  
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。 WFeMr%Zqh>  
${I@YSU  
template < typename T >   struct picker_maker #<tWYE  
  { 3w<j:\i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,SJK  
} ; /n(bThDH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  i_E#cU  
  { _r?;lnWx@  
typedef picker < T > result; O)RzNfI^`N  
} ; JV?RgFy  
@aiLG wh  
下面总的结构就有了: rs 1*H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [K)1!KK,L  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 R26tQbwE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "$V8y  
至此链式操作完美实现。 &x0TnW"g  
x@ s`;qz  
n6!Ihip$  
七. 问题3 ssr)f8R#,#  
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。 CI~;B  
SJ~I r#  
template < typename T1, typename T2 > SX?$H~A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^;k _  
  { l5y#i7q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _#YHc[Wz  
} q5\LdI2  
:oj) eS[Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L(1,W<kYg  
kX ,FQG>  
template < typename T1, typename T2 > CN$A-sjZ  
struct result_2 ^/d^$  
  { MZP><Je&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1=q?#PQ  
} ; /o1)ZC$  
Ni@e/| 2b  
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? :5cu,&<Gv  
这个差事就留给了holder自己。 d Xo'#.  
    \2<yZCn  
mN'9|`>V>  
template < int Order > HsgTHe  
class holder; ^9*|_\3N  
template <> w[A3;]la  
class holder < 1 > #c)Ou!Ldb  
  { QV H'06 "{  
public : s-N?Tzi  
template < typename T > 9;v"bc Q  
  struct result_1 V+a%,sI  
  { *r?51*J  
  typedef T & result; 2E ; %=e  
} ; ,^IZ[D>u)  
template < typename T1, typename T2 > HlL@{<  
  struct result_2 2-E71-J  
  { {O&liU4  
  typedef T1 & result; dYqDL<se/I  
} ;  hL{B9?  
template < typename T > vK.4JOlRF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const   [aS)<^  
  { U)/Ul>dY  
  return (T & )r; vS t=Ax3]  
} ^)IL<S&h  
template < typename T1, typename T2 > 5B.??;xtaV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W7[ S7kd  
  { $9_.Q/9>  
  return (T1 & )r1; $}UJs <-F  
} ihBl",l&Hq  
} ; <:{[Zvl'k  
x>9EVa)  
template <> c+)|o!d  
class holder < 2 > lPN< rgg  
  { T17LYHIT  
public : 6-X?uaY)os  
template < typename T > hYZ:" x  
  struct result_1 :kx#];2i  
  { KZ}4<{3  
  typedef T & result; [;#.DH]  
} ; Y 6Qb_X:  
template < typename T1, typename T2 > , sJfMY  
  struct result_2 =i5:*J  
  { )B&<Bk+  
  typedef T2 & result; ~\}EROb <  
} ; Q fyERa\rb  
template < typename T > ~m|?! ]n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0?Wf\7  
  { QRHm |f9_C  
  return (T & )r; 2[YD&  
} taEMr> /  
template < typename T1, typename T2 > f>+}U;)EF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FuiW\=^  
  { {uM{5GSL  
  return (T2 & )r2; ;_\  
} pbvEIa-Y4  
} ; 5)v^ cR?&  
gwz _b  
udy;Odt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q4ko}jn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6:z&ukq E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3L]^x9Cu)  
)Q j9kJq  
return l(i, j) = r(i, j); Q0; gF?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [k=9 +0p  
}Z? [Ut  
  return ( int & )i; (l_de)N7  
  return ( int & )j; [}>6n72gNh  
最后执行i = j; V dOd:w  
可见,参数被正确的选择了。 . _t,OX$  
2b,TkG8K  
@Be:+01z  
aw"%B-N \  
yaYt/?|  
八. 中期总结 >`|uc  
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: &2]D+aL|h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >T^v4A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r8?Lr-;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor : 8<^rP  
wEc5{ b5M  
7CMgvH)O  
cH-Zj  
n4&j<zAV{  
']Xx#U N  
九. 简化 (g:W|hS  
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。 "K!BJQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4H=sD t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: t-(7Q8(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a&VJ YAB  
  +-*/&|^等 OYp8r  
2. 返回引用。 }t-|^mY>  
  =,各种复合赋值等 3}1+"? s  
3. 返回固定类型。 >qvD3 9w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jeFl+K'1  
4. 原样返回。 ]b| @<E7Y  
  operator, <d`UifqD  
5. 返回解引用的类型。 1O7ss_E  
  operator*(单目) #R~NR8( z  
6. 返回地址。 k$_]b0D{4  
  operator&(单目) Z|dZc wo  
7. 下表访问返回类型。 q.F1Jj  
  operator[] B "zg85 e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3 v$4LY  
  operator<<和operator>> #}yFHM?i  
7 ~8Fs@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %9Fg1LH42r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =e/4Gs0*  
0U*"OSpF  
template < typename Left > 8J1.(Mwb?  
struct value_return J*C*](  
  { ]LOtwY  
template < typename T > }jgAV  
  struct result_1 aKtTx~$@  
  { B :.;:AEbT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ud*[2Oi|R  
} ; <ijmkNVS  
$*-L8An?  
template < typename T1, typename T2 > :P"Gym  
  struct result_2 rO%+)M$A  
  { G_mu7w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P`9A?aG.Z  
} ; o:\a  
} ; O^% ace1  
/k"P4\P`+Q  
K!gFD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s7} )4.vO  
-- FtFo  
下面我们来剥离functor中的operator() ,peE'   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1&"1pH  
0^Cx`xdX:  
return l(t) op r(t) S c Kfr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tb\pjLB][  
return op l(t) 8!>pFVNJf  
return op l(t1, t2) dS=,. }  
return l(t) op kl"Cm`b)  
return l(t1, t2) op )d`$2D&iY  
return l(t)[r(t)] !P3|T\|]+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M0 8Y  
dD<kNa}2  
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: IpmREl $j  
单目: return f(l(t), r(t)); QLG,r^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hDMp^^$  
双目: return f(l(t)); Ft !~w#&-  
return f(l(t1, t2)); 59 Y=VS  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;gV8f{X{Z  
9E?>B3t^  
struct meta_divide \ y",Qq?  
  { oP 0j>i,"&  
template < typename T1, typename T2 > )~(_[='  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yqI|BF`  
  { ,_zt? o\  
  return t1 / t2; Mv =;+?z!  
} \s'6)_  
} ; ?0Zw ^a  
_ 0E,@[  
这个工作可以让宏来做: Bx >@HU  
Z Uv_u6aD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6^Vf 5W{  
template < typename T1, typename T2 > \ /WVMT]T6^,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t%@ pyK  
以后可以直接用 ek!N eu>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E5Jk+6EcMa  
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 Y))sk-  
(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。。。) /p"R}&z  
RA/yvr  
4*X$Jle|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0fU>L^P_?  
"O "@HVF@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -',Y;0b%  
class unary_op : public Rettype h%S#+t(Bf  
  { W:J00rsv=`  
    Left l; DlI|~  
public : wf1DvsJQl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DYK|"@  
{*9i}w|2  
template < typename T > ?]N&H90^5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q-5wI$=  
      { bmpB$@  
      return FuncType::execute(l(t)); e: tp7w 4  
    } Q2JjBV<  
lUd,-  
    template < typename T1, typename T2 > hd-ds~ve  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "(qO}&b>  
      { my6T@0R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (eP)>G]  
    } %BKTN@;7  
} ; >w2u  
-bF+uCfba  
* =l9gv&  
同样还可以申明一个binary_op + aF jtb  
!ZW0yCwLQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nE84W$\  
class binary_op : public Rettype 9qA_5x%"%u  
  { }=FQKqtC  
    Left l; yK^k*)2N  
Right r; z16++LKmM  
public : [f}1wZ*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 04t_  
[&:oS35O  
template < typename T > n>UvRn.7kz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Wu2gky3  
      { =@>&kU%$&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6"(&lK\^  
    } ~@;7}Aag  
+6*I9R  
    template < typename T1, typename T2 > t {}1 f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N}= - +E|  
      { d mO|PswW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v5o%y:~  
    } {Xj%JE[V  
} ; T9A5L"-6T  
8J0tya"z  
d?n~9_9e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L  z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VbYapPu4b!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _?"J.i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yrX]w3kr%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Lsdu:+-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 plq\D.C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 14R))Dz"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r[~$  
下面是修改过的unary_op .B*)A.   
zl5S)/A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3^Y-P8.zdB  
class unary_op $B2@mC([S  
  { ZSNg^)cN  
Left l; Z"jo xZ  
  N.?Wev{  
public : ~nQb;Bdh%  
ra1hdf0"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W=*\4B]  
^BZdR<;  
template < typename T > sMx\WTyz  
  struct result_1 q,GL#L  
  { )r~Oj3TH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OsXQWSkj~  
} ; >/*\x g&J  
<#UvLll  
template < typename T1, typename T2 > `t -3(>P  
  struct result_2 h| Ih4  
  { Sa0\9 3oa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0Ju{6x(|  
} ; >Vvc55z  
Evc 9k  
template < typename T1, typename T2 > &}r932  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qA30G~S  
  { O_ c K 4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0U<9=[~q7@  
} uD"Voh|]=  
=ZQIpc  
template < typename T > e#wn;wo?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $f+9svq  
  { bpzA ' g>  
  return OpClass::execute(lt(t)); gS%J`X$  
} }73H$ss:  
waC%o%fD  
} ; VYBl0!t  
cmTZ))m  
epnDvz\   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O  tr@jgw  
好啦,现在才真正完美了。 ]q j%6tz  
现在在picker里面就可以这么添加了: }\W3a_,v)  
C9h8d   
template < typename Right > iAN#TCwLT7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~4M]SX1z  
  { L4!$bB~L-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  7;XdTx  
} _AFgx8  
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。 7Q`4*H6  
wcO+P7g  
E-x(5^b"  
w3*JVIQC  
QMIXz[9w  
十. bind [# _ceg1G  
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。 #E#70vWp\O  
先来分析一下一段例子 g%Z;rDfi  
U5klVl  
R:E`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O/Fzw^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vn8Ez6<27  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qRUz;M4  
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。 yoH6g?!O  
我们来写个简单的。 4avM:h  
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_}e%,}  
对于函数对象类的版本: M1^pW 63  
qAm%h\  
template < typename Func > 0zd1:*KR,  
struct functor_trait i@2?5U>h  
  { |y]#-T?)t  
typedef typename Func::result_type result_type; .Ee8s]h5W  
} ; %>f:m!.  
对于无参数函数的版本: csC3Wm{v  
Z5+0?X0i  
template < typename Ret > ISl'g'o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a^2?W  
  { \^+sgg{  
typedef Ret result_type; Rzb] mM  
} ; S4Rv6{r:  
对于单参数函数的版本: (]ORB0kl  
znM"P|A  
template < typename Ret, typename V1 > S\C   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A%9"7]:   
  { 6)TFb,  
typedef Ret result_type; V3jx{BXs2  
} ; A81kb  
对于双参数函数的版本: xTe?*  
OvFZ&S[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O6`@'N>6P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X 6>Pq  
  { <_NF  
typedef Ret result_type; 43/|[  
} ; x>t:&Y M  
等等。。。 UZ<!(g.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _uRgKoiy  
W4Eo1 E  
template < typename Func > 'Ct+0X:D  
struct func_return k\EMO\je  
  { ?J>^X-z  
template < typename T > 5!?><{k=%  
  struct result_1 6Up,B=sX0  
  { w_9:gprf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5SDHZ?h  
} ; j"c"sF\q  
r`" ?K]rI  
template < typename T1, typename T2 > b2Ct^`|M5  
  struct result_2 kcQ |Zg  
  {  Jl}$) '  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'j}%ec1  
} ; zRB1V99k  
} ; bJ9>,,D  
GwpJxiFgk  
aeSXHd?+(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4Jw0m#UN1  
t.]oLG22r  
template < typename Func, typename aPicker > qD%Jf4.0j  
class binder_1 W1Ht8uYG3  
  { Y2Tg>_:t   
Func fn; ]e+S~me  
aPicker pk; JK,k@RE y]  
public : JeiW z1t  
?p/i}28=y  
template < typename T > @$Y`I{Xf  
  struct result_1 pO"V9[p]  
  { wKwireOs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '*22j ]  
} ; rQ/S|gG  
S9mj/GpL3  
template < typename T1, typename T2 > e\/Lcng  
  struct result_2 x3)qK6,\  
  { #A?U_32z/2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W[+E5I  
} ; oZ!rK/qoA  
4j/8Otn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [Q)lJTs  
Byon2|nf7  
template < typename T > st pa2z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QarA.Ne~  
  { RM,r0Kv17Y  
  return fn(pk(t)); zX(p\NU  
} X1$0'u sS  
template < typename T1, typename T2 > :eDwkzlHH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H+-9R  
  { 8W#whK2El  
  return fn(pk(t1, t2)); (0^u  
} :)bm+xWFF  
} ; is`le}$^y  
5y@JMQSO  
Uw4KdC  
一目了然不是么? 3<?#*z4]_  
最后实现bind I lvjS^j  
<0pBu7a  
O7:JG[tR*  
template < typename Func, typename aPicker > Haiuf)a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #m|AQr|  
  { 6f0 WN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NfKi,^O  
} r\a9<nZ{  
wn5CaP(]8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ->:G+<  
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。 2{g~6 U.  
Hb IRE  
十一. phoenix K6_{AuL}4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %J7 ;b<}To  
H7*/  
for_each(v.begin(), v.end(), a+IU<O-J?  
( #O qfyY!  
do_ G[)QGZ}8b  
[ HLa|yc B%  
  cout << _1 <<   " , " ,M5J~Ga  
] T+RfMEdr  
.while_( -- _1), KZJ;O7'`  
cout << var( " \n " ) aw {?UvL&  
) ]uj6-0q){W  
); ho;Km  
sZ7{_}B  
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: EnZrnoGM  
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 %YA=W=Yd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4w\cS&X~C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (+(YO\ng6  
,J~kwJ$L  
cl30"WK!  
template < typename Cond, typename Actor > td&W>(3d  
class do_while ~M2w&g;1  
  { z^O>'9#  
Cond cd; 80LKxA;5N  
Actor act; b\F(.8  
public : Mo0+"`   
template < typename T > &Nt4dp`qj  
  struct result_1 Zm^4p{I%o*  
  { 8ZE{GX.m2c  
  typedef int result_type; T[;O K  
} ; 2VA\{M  
bncIxxe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^LX1&yT@  
O#uTwnW  
template < typename T > H~e;S#3_v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y }aa6  
  { :"|}oKT%mP  
  do ci <`*>l  
    { =4 36/O`K  
  act(t); sTU`@}}  
  }  =6Ihk  
  while (cd(t)); b7p&EK"Hm  
  return   0 ; z;x $tO  
} 1nye.i~  
} ; &ScADmZP^d  
oyiEOC  
MyXgp>?~T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S1.w^Ccy  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 49E<`f0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wWQv]c%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 SoI"a^fY  
下面就是产生这个functor的类: Kzfa4C  
)#N)w5DU  
" +'E  
template < typename Actor > RU|{'zC\v  
class do_while_actor i"p)%q~ z  
  { ML^c-xY(  
Actor act; 1D sgU6"  
public : 7loIX Qw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !'Q/9%g  
|<t"O  
template < typename Cond > pdX%TrM+[:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PqZMuUd  
} ; Es/\/vF7]D  
DJ2EV^D+P  
iP6$;Y{ZA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?kqo~twJ  
最后,是那个do_ ,W;\6"Iwx'  
Z_.Eale^  
gBA UrY%]  
class do_while_invoker 6hv4D`d;o  
  { W2e~!:w  
public : u[$ \ az7  
template < typename Actor > t9685s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tIR"y:U+  
  { ( 6|S42  
  return do_while_actor < Actor > (act); XbsEO>_Z'A  
} {7LO|E}7  
} do_; jO)UK.H#  
&`[y]E'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? </ 3 Shq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]([:"j  
最后来说说怎么处理break和continue 4mq+{c0  
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。 2"*7H S  
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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