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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9Q\B1Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q9InO]s&~=  
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, BZXee>3"  
t 0p  
'9<8<d7?  
+G7[(Wz(z  
  class filler HyYJ"54  
  { q_BMZEM  
public : IM2<:N%'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4@a/k[,  
} ; J^~J&  
3(.Y>er%U  
k{ZQM  
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: [W <j  
LHA :frC  
5C*- v,hF  
A L |,\s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Cyg(~7]  
ozHL'H  
wp4  .~E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "tpD ->  
;\ j'~AyCn  
^hT2 ed +  
V$u:5"qu0  
二. 战前分析 S'@Ok=FSy  
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。 MBQ|*}+;  
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 Uz]=`F8  
k<N5*k8M  
{ W5 _KX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R7FI{ A  
  /* --------------------------------------------- */ tBsvi%F  
vector < int *> vp( 10 ); hW;n^\lF#e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mOLz(0  
/* --------------------------------------------- */ W}(T5D" 3x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j4=\MK  
/* --------------------------------------------- */ -G=.3 bux  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y2g%{keo  
  /* --------------------------------------------- */ QNXS.!\P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W3%RB[s-  
/* --------------------------------------------- */ 0}9jl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U2Ky4UFm  
%y)hYLOJ  
i.-2 w6  
{5+69&:G.  
看了之后,我们可以思考一些问题: O%&N6U  
1._1, _2是什么? UCTc$3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1$m{)Io2(  
2._1 = 1是在做什么? 2) 2:KX  
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。 c <Q*g  
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。 Zl]@;*u  
E2S#REB4  
<l+hcYam  
三. 动工 9u3P>a~b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %\!0*(8  
2%H_%Zu9  
e?]HNy  
*r!qxiY= r  
template < typename T > 3z"%ht~;  
class assignment T[cJ   
  { 9}q)AL-ga  
T value; ~)ysEZl  
public : RYl\Q,#  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4 .(5m\s!  
template < typename T2 > aH, NS   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <si cldz  
} ; @;S)j!m`  
q+w] Xs;  
6G_{N.{(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )M7~RN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <9;X1XtpI  
3u;0,:X&  
z38Pi  
rvb@4-i>iI  
  class holder |H 5$VSw  
  { ( "<4Ry.u  
public : Fa#5a'}I  
template < typename T > $lUz!m jG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vrvi] Y8  
  { a 5w E{K  
  return assignment < T > (t); kpQN>XV#  
} dXU6TCjU7  
} ; ?]TtUoY=)F  
r -uu`=,  
jHx\YK@e\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: lg^Lk\Y+re  
I}]UQ4XJ  
  static holder _1; 7Q&S [])  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~ntDzF  
!4YmaijeN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x Y}.mP  
而不用手动写一个函数对象。 gN<J0c)  
Scmew  
,z+n@sUR:  
#210 Yp#  
四. 问题分析 K_qA[n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &u (pBr8B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8Qkwg]X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OY!WEP$F-C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ydE}.0zN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jd}~#:FUr*  
#V Z js`d6  
五. 问题1:一致性 0rAuK7  
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?| Jl$ X3wE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N4WX}  
A 0;ng2&  
struct holder e_1L J  
  { w3ZO CWJS  
  // 5 <7sVd.  
  template < typename T > @ xTVX'$  
T &   operator ()( const T & r) const ^r{N^  
  { X%`:waR  
  return (T & )r; h +9~^<oFl  
} vJb/.)gh]  
} ; un)PW&~E  
UGoB7TEfn  
这样的话assignment也必须相应改动: h6;zAM}  
W"tGCnd  
template < typename Left, typename Right > J d,9<m $  
class assignment shVEAT'`  
  { |HwEwL+  
Left l; }=u#,nDl>$  
Right r; ?MvL}o\|  
public : q$}gQ9'z'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 71\GK  
template < typename T2 > g$qM}#s0}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $ao7pvU6  
} ; f{{J_""?&  
C!Fi &~  
同时,holder的operator=也需要改动: L#!m|_Mz  
}%0X7'  
template < typename T > _gl1Qtv@rf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r( zn1;zl  
  { t&_X{!1X"w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &(|x-OT  
} U8<C4  
s/P+?8'9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cSmy M~[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qGP}  
vxrqUjK7  
return l(rhs) = r; &@D\4b,?nm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 zbvV:9N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +IlQZwm~  
+Y>oNX1KN  
template < typename Tp > df&.!7_R`  
class constant_t gy"<[N .?c  
  { ,!P}Y[|  
  const Tp t; [Y^h)k{-$  
public : }gd'pgN"t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z,8t!Y  
template < typename T > ylQ9Su>o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A}_pJH  
  { p xW*kS  
  return t; J.c yb  
} @Z<Z//^k  
} ; XS.*CB_m_  
vr_Z0]4`C9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y'O<*~C(X  
下面就可以修改holder的operator=了 iMQ0Sq-%1  
(N`GvB7;  
template < typename T > 4Ujy_E?^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ej \S c7.  
  { @eq.&{&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); & +yo PF  
} ;ssI8\LG  
y8} /e@&  
同时也要修改assignment的operator() J_9[ x mM  
A-YW!BT4  
template < typename T2 > QI78/gT,d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]3 QW\k~  
现在代码看起来就很一致了。 \=o0MR  
{*K$gH$  
六. 问题2:链式操作 #WAX&<m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f{P?|8u  
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。 e -b>   
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。 4^:$|\?]  
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。 (ki= s+W-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0!tuUn  
rU 1Ri  
template < typename T > /NxuNi;5  
struct result_1 "|V}[ 2  
  { Ep3I*bQ Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aS~~*UHW  
} ; [* @ +  
~Bi%8G  
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: 2HF`}H)H  
Z_[L5B]Gwd  
template < typename T > z|\n^ZK=  
struct   ref #er% q:  
  { @3bVjQ`4f  
typedef T & reference; l \|sHn/  
} ; nwIj?(8x  
template < typename T > @|e we. r  
struct   ref < T &> j-ob7(v)*]  
  { Qraa0]56  
typedef T & reference; #qeC)T  
} ; *eI{g  
s-~`Ao' <  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DgB;6Wl  
_CBMU'V  
template < typename T > "/Gw`^t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k(_OhV_  
  { DhD##5a  
  return l(t) = r(t); <5}j(jxz}  
} : t /0  
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。 aX Ie  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xC}'"``s  
hFxT@I~  
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 0|8cSE< i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D|^N9lDaQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [a?bv7Kz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m!=5Q S3Z  
最后的布局是: e>bARK<  
                Add k"%sdYkb!  
              /   \ >qmNT/  
            Divide   5 DfVJ~,x~  
            /   \ $8SSu|O+x  
          _1     3 pgZQ>%  
似乎一切都解决了?不。 Y/T-q<ag8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ($W%&(:/  
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。 }>V=J aG  
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: w\{#nrhYU  
Ex skd}  
template < typename Right > .L]5,#2([  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [(&aVHUj  
Right & rt) const #zBqj;p  
  { u7j,Vc'~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $\bVu2&I  
} $1Zr.ERL|(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =%s6QFR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NytodVZ'3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 R~fk/T?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 YHMJ5IM@.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 B]6Lbp"oo  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *xY3F8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: xvomn`X1  
p1 ("  
template < class Action > {-f%g-@L6|  
class picker : public Action g:GywX W  
  { ZSyXzop  
public : 23 #JmR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]'w5s dP  
  // all the operator overloaded PsD)]V9%:  
} ; B<n[yiJ}  
7S=,#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dDD5OnWmJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Of-xGo YZ  
S.q0L  
template < typename Right > bOp%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b#R$P]dr=  
  { pS}IU{#;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~t ZB1+%)  
} dnQ6Ras  
lNl.lI\t)y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %r*,m3d  
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。 MUGoW;}v )  
RDjw|V  
template < typename T >   struct picker_maker EuImj#Zl  
  { nwC*w`4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J@}PySq  
} ; GlRjbNW?Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V>GJO(9  
  { po,U e>n/  
typedef picker < T > result; iHK.hs;  
} ; P#`M8k  
z%iPk'^  
下面总的结构就有了: z( }w|  
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。 -;FAS3(wy  
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。 `%"x'B`mM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &K(y%ieIJ  
至此链式操作完美实现。 /e*fsQ>M:  
#y[omla8  
g j]8/~lr  
七. 问题3 5\w*W6y  
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。 <W)F{N?  
MNb9~kM  
template < typename T1, typename T2 > m^3j|'mG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Aq$1#1J  
  { jb{9W7;RL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *'aouS/?<6  
} dU2;   
P1B=fgT  
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: >VQLC&u(  
svb7-.!  
template < typename T1, typename T2 > X(rXRP#  
struct result_2 r>TOJVT&]  
  { TW70z]B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [{Q$$aV1  
} ; +"bi]^\z  
Cc,V ]  
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? 2N]8@a  
这个差事就留给了holder自己。 ( ^@i(XQ  
    '}B"071)<  
1s(]@gt  
template < int Order > !.q 9:|oc  
class holder; 9c }qVf-i  
template <> 4cM0f,nc+  
class holder < 1 > (2M00J-o  
  { /c 7z[|  
public : +R HiX!PG  
template < typename T > -!O8V  
  struct result_1 z,7;+6*=L  
  { @:#J^CsM+'  
  typedef T & result; jm@M"b'{  
} ; D!/ 4u0m  
template < typename T1, typename T2 > -)3+/4Q(  
  struct result_2 bZ OCj1  
  { -1d*zySL  
  typedef T1 & result; T!>hPg  
} ; )b>misb/  
template < typename T > F4WX$;1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m)"(S  
  { @G=7A;-pv0  
  return (T & )r; W*#5Sk  
} -C}"1|P!  
template < typename T1, typename T2 > ?A_+G 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JX[]u<h?  
  { (xVx|:R[<H  
  return (T1 & )r1; <eS/-W %n6  
} wVnmT94  
} ; T]tu#h{ a  
w?^[*_Y  
template <> (w5cp!qW9J  
class holder < 2 > %N&W_.F6  
  { ?wCX:? g  
public : F ]Zg  
template < typename T > y Rl   
  struct result_1 6 R})KIG  
  { U`HY eJ  
  typedef T & result; |9IOZ>H9  
} ; l&e$:=;8  
template < typename T1, typename T2 > 3oH/34jj  
  struct result_2 q*` m%3{  
  { qQG? k~r  
  typedef T2 & result; ~u2f`67{  
} ; n*na6rV\k  
template < typename T > fDfph7[)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a`#lYM%(>  
  { ~9vK 6;0  
  return (T & )r; ujmIS~"  
} j|K;Yi  
template < typename T1, typename T2 > r<!nU&FPD:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a|oh Ad  
  { Yk|.UuXT  
  return (T2 & )r2; m*N8!1Ot  
} ~n%Lo3RiP  
} ; Ng*-Bw)p]  
LD5`9-  
{"{]S12N  
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> >。 \R]2YY`EP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L3xN#W;m7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -)')PV_+  
Hv^Bw{"/R  
return l(i, j) = r(i, j); 2zh- ms  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tp7$t#  
0:u:#))1  
  return ( int & )i; Bl8|`R^g  
  return ( int & )j; y2s(]# 8  
最后执行i = j; j=M%*`@  
可见,参数被正确的选择了。 BSg T 6K  
?2Z`xL9QT  
6Q]c}  
Z@&%"nO  
T@Izf X7  
八. 中期总结 F!)[H["_  
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: _0'X!1"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y)pop :y t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]j6pd*H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )lS04|s  
`Ng Q>KV!  
_LC*_LT_  
v G\J8s  
37a1O>A  
z+6PVQ  
九. 简化 A-=hvJ5T  
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。 Xnjl {`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [w@S/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: GU2TQx{V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MQN~I^v3  
  +-*/&|^等 J@_^]  
2. 返回引用。 ^tG,H@95  
  =,各种复合赋值等 ly[d V.<P  
3. 返回固定类型。 GuU-< *u(d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^GY^g-R  
4. 原样返回。 O)VcW/  
  operator, *Ic^9njt  
5. 返回解引用的类型。 s_fe4K  
  operator*(单目) YF-E1`+?<  
6. 返回地址。 1 @t.J>  
  operator&(单目) ki@C}T5  
7. 下表访问返回类型。 H8 ? Y{H  
  operator[] ui#nN   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .Hqq!&  
  operator<<和operator>> 5= &2=  
Y8v[kuo7  
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。 = wDXlAQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r.zgLZ}3&V  
}Cw,m0KV/  
template < typename Left > # M/n\em"X  
struct value_return Wd)\r.pJ  
  { $Uy+]9  
template < typename T > ^?""'1iuQx  
  struct result_1 U{oM*[  
  { X5J)1rL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tf]ou5|  
} ; a7ZufB/  
JXe~ 9/!  
template < typename T1, typename T2 > ly*v|(S&  
  struct result_2 H(76sE  
  { ]zJO)(d$>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7UW\|r  
} ; ij-'M{f  
} ; } (-9d  
CV"}(1T  
Q`AlK"G,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1#_ pj eG  
2h51zG#qd  
下面我们来剥离functor中的operator() 16 `M=R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |au`ph5  
2 >O[Y1  
return l(t) op r(t) X0P +[.i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MT>(d*0s  
return op l(t) 6X h7Bx1  
return op l(t1, t2) v(.mM9>  
return l(t) op ~=OJCKv5(  
return l(t1, t2) op BX[ IWP\%  
return l(t)[r(t)] 1%B9xLq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N}B&(dJ  
#9DJk,SP  
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: hui #<2{  
单目: return f(l(t), r(t)); n)q8y0if  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0:[A4S`X  
双目: return f(l(t)); L QV@]z&  
return f(l(t1, t2)); ,(x` zpp _  
下面就是f的实现,以operator/为例 }>BNdm"Er  
Bj \ x  
struct meta_divide K a(B&.  
  { '{ =F/q  
template < typename T1, typename T2 > er3~gm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j`.&4.7+  
  { f]%S FQ+  
  return t1 / t2; h?n?3x!(  
} _%2ukuJ `  
} ; &57~i=A 3  
uVU)LOx  
这个工作可以让宏来做: 7MrHu2rZ=  
ma*#*4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A ~vx,|I  
template < typename T1, typename T2 > \ 61kSCu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BI)C\D3[  
以后可以直接用 C;JW \J~W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #btf|\D  
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 9;7"S.7AV  
(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。。。) @B >D>B  
7_s+7x =  
S5>ztK.e  
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 sd%)g<t  
X+A@//,7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8h=m()Eu  
class unary_op : public Rettype oZY|o0/9  
  { Ss 5@n  
    Left l; = >TU  
public : \[[xyd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0g: q%P0  
}1 qQ7}v  
template < typename T > jnJ*e-AW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (N&?Z]|yr  
      { iKPgiL~  
      return FuncType::execute(l(t)); m\jjj^f a  
    } @uRJl$3  
d5Ae67  
    template < typename T1, typename T2 > Gy):hGgN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @,sjM]  
      { aB;f*x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s1cu5eCt  
    } \w1XOm [)  
} ; `x _(EZ  
eJ45:]_%I@  
N(4y}-w$  
同样还可以申明一个binary_op }gX hN"  
JGvhw,g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3;Yd"  
class binary_op : public Rettype qdpi-*2  
  { 3)W_^6>bM  
    Left l; L)U*dY   
Right r; ER9{D$  
public : BrSvkce  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C=&n1/  
NYHK>u/5c  
template < typename T > P A ZjA0d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g4,ldr"D  
      { Ip7#${f5M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "!vY{9,  
    } n!Y_SPg   
v+{{j|x=  
    template < typename T1, typename T2 > ELnUpmv\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $k&v juB.  
      { -DHzBq=H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ow>u!P!  
    } K5LJx-x*j  
} ; ?'f  
&':C"_|&r  
cd1-2-4U  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Zx{Sxv"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \`~YW<D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]3,9 ."^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {~9HJDcM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e{87n>+,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n;:.UGl9.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .+XK>jl +  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r@r*|50  
下面是修改过的unary_op ^(+q 1O'  
cOdRb=?9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b1#C,UWK  
class unary_op rAHP5dx:  
  { oZ/"^5  
Left l; GO2q"a  
  Pi5MFw'v  
public : !\{2s!l~  
r3' DXP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EmO[-W|2  
X(x,6cC  
template < typename T > @ntwdv;  
  struct result_1 rz&V.,s  
  { iB W:t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XZk%5t|t  
} ; c.LRS$o/j  
/dg?6XT/  
template < typename T1, typename T2 > dpS@:  
  struct result_2 q['D?)sy  
  { 7Dssr [  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \,/ozfJ7dT  
} ; rG~W=!bj  
B=]L%~xL$  
template < typename T1, typename T2 > /2T  W?a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \;'#8  
  { zP0<4E$M`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %K3U`6kHcd  
} v7@"9Uw}  
5|eX@?QF58  
template < typename T > J&'*N :d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d_$0  
  { -:d{x#  
  return OpClass::execute(lt(t)); dL4VcUS.  
} |Tmug X7  
f2gh|p`  
} ; rz|Sjtq  
'qiAmaX  
mz1m^p)~{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug AaB1H7r-  
好啦,现在才真正完美了。 ul N1z  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1t/c@YUTy  
XN t` 4$L  
template < typename Right > Q?j '4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0&NM=~  
  { R?lTB3"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l[5** ?#  
} R&t2   
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。 Z)xcxSo  
u y"i3xD6-  
9:RV5Dt  
-tWxB GSa@  
:I";&7C  
十. bind mp sX4  
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。 2l V`UIa  
先来分析一下一段例子 ,V]FAIJ  
z"7?I$N Q  
T;Kv<G;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J_&cI%.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vxPr)"Vvz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tq}sedYhee  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6v:L8 t$"  
我们来写个简单的。 * wqR.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: _G-6G=q  
对于函数对象类的版本: VWdTnu  
 Iw?^  
template < typename Func > d=+zOF  
struct functor_trait YSB> WBS-<  
  { 9({ 9r[U  
typedef typename Func::result_type result_type; ;6 d-+(@  
} ; )N^fSenFBn  
对于无参数函数的版本: c{D<+XM  
zBTxM  
template < typename Ret > R3_;!/1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _]'kw [  
  { U<XfO'XJ  
typedef Ret result_type; GfP'  
} ; ?6vGE~ MuR  
对于单参数函数的版本: 7!`1K_v6  
Y=sv   
template < typename Ret, typename V1 > F\;l)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T<nK/lp1t  
  { NA@Z$Gy  
typedef Ret result_type; c+Z dfdR  
} ; _z]v;Q  
对于双参数函数的版本:  wDiq~!  
0#yH<h$   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?^-fivzS>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h^IizrqU  
  { c3fi<?0&|  
typedef Ret result_type; 2HE<WI^#h  
} ; Xeis_  
等等。。。 [=. iJ5,{2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1GR|$E  
&?@U_emLi  
template < typename Func > fRk'\jzT  
struct func_return %T<c8w}dP  
  { 1M_6X7PH  
template < typename T > [}Rs  
  struct result_1 .{;RJ:O  
  { >PdrLwKS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pkG8g5(w  
} ; BB1_EdoG  
0V"(}!=2a  
template < typename T1, typename T2 > s&WE'  
  struct result_2 Qd3ppJn  
  { 'R$/Qt;uA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k+@ :+ RL  
} ; g:c?%J  
} ; 9ygNJX'~  
}{J>kgr6  
fWg 3gRI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7S= ]@*  
[ryII hQ  
template < typename Func, typename aPicker > E'+z.~+  
class binder_1 xw~oR|`U  
  { _iqaKYT$  
Func fn; |l|$ Q;  
aPicker pk; <[gN4x>'  
public : :%fnJg(  
SZxnYVY  
template < typename T > y(C',Xn  
  struct result_1 44^jE{,9  
  { ] :](xW%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qw|B-lT{:  
} ; n%vmo f  
"0>AefFd#  
template < typename T1, typename T2 > 6lr<{k7Nw  
  struct result_2 6: R1jF*eG  
  { ^#h ;bX#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yv{$XI7  
} ; c; 1 f$$>b  
'vZWk eo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |F =.NY  
0eA |Uq~  
template < typename T > 70R_O&f-k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \<} e?Yx%  
  { gZz5P>^  
  return fn(pk(t)); |hvclEu,  
} xf:|lQf  
template < typename T1, typename T2 > tOQnxKzu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /I`-  
  { k1D|Cpnp  
  return fn(pk(t1, t2)); 6SAYe%e  
} zP!j {y4w  
} ; dHn,;Vv^6  
R C!~eJG!  
]>+ teG:4  
一目了然不是么? o8A(Cg}  
最后实现bind [;C*9Nl  
5S! !@P!,  
K[-G2  
template < typename Func, typename aPicker > )4GCL(&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QcdAg%"yy  
  { .g_Kab3?L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >bwq  
} py/#h$eY  
N71%l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %x^U3"7  
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。 *M~BN}.  
;T!ZO@1X  
十一. phoenix Z7MGBwP(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sdQ "[`~2R  
*APTgXYR  
for_each(v.begin(), v.end(), SQG9m2  
( qHYoQ.ke  
do_ 7*Gg#XQ>(  
[ hus9Zv4  
  cout << _1 <<   " , " Hq <!&  
] l8DZ2cw]  
.while_( -- _1), R36A_  
cout << var( " \n " ) :u?L y[x  
) gF|u%_y-qt  
); QIcc@PGT9a  
V9D>Xh!0H  
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: ,V+,3TT  
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;&su=p"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {9./-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /yO0Z1G  
H$3:Ra+ S  
Gd[: &h  
template < typename Cond, typename Actor > jxgs!B>   
class do_while ?$H=n{iW  
  { J}VG4}L  
Cond cd; ]n4G]ybK%  
Actor act; 5mI}IS|@  
public : 5&Le?-/\  
template < typename T > >Cglhsb:N  
  struct result_1 #<R6!"TNoz  
  { @aWd0e]  
  typedef int result_type; 8SO(pw9  
} ; FlLk.+!t  
t\,X G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $_W kI^  
N MH'4R  
template < typename T > U!524"@%U`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p,S/-ph  
  { U;Q?Rh- W  
  do ? wZ`U Oi  
    { ! X<dN..  
  act(t); ?Lquf&`vP  
  } `mDCX  
  while (cd(t)); 6"U$H$i.G  
  return   0 ; `R_;n#3F0  
} 2?(dS  
} ; 5}'W8gV?  
Nb/Z+  
~d=Y98'xS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a`;nB E  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^[hx`Rh`t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 03dmHg.E!E  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &^K,"a{  
下面就是产生这个functor的类: t`"pn <  
y9Q.TL>=[  
te#Wv9x  
template < typename Actor > 2Afg.-7EP  
class do_while_actor zXv2plw(  
  { ,-5|qko=  
Actor act; !s[[X5  
public : iiTt{ab\Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} / #D R|  
:z%q09.)  
template < typename Cond > %1kIaYZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <2fgao&-n  
} ; 7NQEnAl  
a/lTQj]A  
%bgUU|CdA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Kr@6m80E5  
最后,是那个do_ =$F<Ac;&  
8@d@T V!n&  
V*F |Yo:  
class do_while_invoker C5EaP%s  
  { ?!$:I8T  
public : }9 I,p$  
template < typename Actor > o9c?)KQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G9r~O#=gy  
  { d&t,^Hj  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fz@9 @  
} k[]2S8K2  
} do_; ix_&<?8  
~ qezr\$2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CjUYwAy$k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yp;?Zq9  
最后来说说怎么处理break和continue J42/S [Rt  
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。 Apc!!*7  
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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