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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }AG$E}~/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y|b|_eE?{  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, p8y_uN QE  
J=>?D@K  
/B"h #v-o  
cH6ie?KvAo  
  class filler 9BB<. p  
  { Y-&r_s_~  
public : Fa^5.p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cs`/^2Vf"#  
} ; ke|v|@  
IjN3 jU  
1Nx.aji  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `(1em%}  
49}yw3-  
I.tJ4  
K|];fd U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vP&dvAUF  
=If% m9  
{rGq|Bj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 noe1*2*TE  
3tI=? E#  
l.1)%q&@^  
)gV+BHK  
二. 战前分析 />q=qkdq0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 BDxrSq,H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C<fWDLwYqV  
F1R91V|  
:ORCsl6-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i9k7rEW^  
  /* --------------------------------------------- */ %0INtq  
vector < int *> vp( 10 ); #h ;j2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xq =+M!V  
/* --------------------------------------------- */ Km]N scq1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f2_LfbvH  
/* --------------------------------------------- */ # j*$ `W;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [Z,A quCU(  
  /* --------------------------------------------- */ yk#yrxM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]l+Bg;F#V  
/* --------------------------------------------- */ (U2G"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FR0zK=\  
< .$<d  
O 4N_lr~  
G6JyAC9j  
看了之后,我们可以思考一些问题: /}2 bsiJT  
1._1, _2是什么?  g}Hk4+  
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。 Y::fcMJr;Q  
2._1 = 1是在做什么? seHwn'Jn  
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。 GWjKZ1p  
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。 XZcsx  
f Otrn  
i0-!!  
三. 动工 ; VK;_d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tt[P{mMQ  
@M#2T  
(m)%5*:  
Rt7}e09HV  
template < typename T > }Bc'(2A;,  
class assignment <B`}18x  
  { 68FxM#xR  
T value; z$7YC49^  
public : Ez?vJDd  
assignment( const T & v) : value(v) {} n ^n' lgUT  
template < typename T2 > +D?d)lK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t vk^L3=<  
} ; zmr=iK  
&@dMk4BH<  
n/$BdFH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U%oI*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1Dt"Rcn"4  
-mY90]g  
~|DF-t V  
KNY<"b  
  class holder zNE!m:s  
  { *N>Qj-KAM_  
public : ~;+i[Z&e  
template < typename T > &51/Pm2O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ykM#EyN  
  { _'I9rGlx3  
  return assignment < T > (t); EAY9~b6~c  
} 3M%EK2,  
} ; gKYn*  
"*7I~.7U(*  
2$\f !6p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @=;6:akz`  
!?l 23(d  
  static holder _1; ise@,[!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OW-+23)sj  
:+R5"my  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZzKn,+  
而不用手动写一个函数对象。 il#rdJ1@t  
&Mc mA  
8vT:icl  
61mQJHl.  
四. 问题分析 EXBfzK)a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Etl7V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 26Yg?:kP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t[Q^Xp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;m5M: Z"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xS(sRx+A  
>N,G@{FR  
五. 问题1:一致性 =?f}h{8x>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a6]!4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nuCK7X  
K&X'^|en  
struct holder l,X;<&-[  
  { AH7k|6ku<*  
  // eT|_0kx1  
  template < typename T > gRFC n6Q  
T &   operator ()( const T & r) const gSGe]  
  { 6 %=BYDF  
  return (T & )r; tS9m8(Hr%Q  
} 7'8O*EoB'  
} ; m!2Dk#t  
yp4G"\hN9  
这样的话assignment也必须相应改动: ;CvGIp&y  
C=]3NB>Jc  
template < typename Left, typename Right > #<~f~{x  
class assignment Cn55%:  
  { 68)^i"DM<  
Left l; MCCZh{uo  
Right r; 9=o b:  
public : K]u|V0c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IN"vi|1  
template < typename T2 > Y]lqtre*Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \fhT#/0N  
} ; ep?0@5D}]  
n~ql]Ln  
同时,holder的operator=也需要改动: HDEG/k/~m  
br;G5^j3?  
template < typename T > md`ToU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G4}q*&:k  
  { hG@ys5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3wE8y&  
} lP e$AI  
Kzb@JBIF  
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。 *I67SBt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OGFKc#  
[FL I+;gY  
return l(rhs) = r; /RM-+D:Y  
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。 78)^vvn5~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dO[4}FZ$  
_p&$X  
template < typename Tp >  62jA  
class constant_t sJoi fl 7  
  { F4Uk+|]Bu  
  const Tp t; kKM%    
public : d mz3O(]$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @>5<m'}2  
template < typename T > e_], O_ Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tTH%YtG  
  { )^H9C"7T  
  return t; <gLtX[v!CL  
} 'I]"=O,  
} ; Mj B[5:s  
Jt6J'MOq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =-LX)|x}  
下面就可以修改holder的operator=了 df *#?Ok  
SAh054/St  
template < typename T > JF%=Bc$C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wG5RN;`V  
  { h(Ed%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oh~ vo!  
} X'7S|J6s  
 IB{ZE/   
同时也要修改assignment的operator() vQ mackY  
DXW?;|8)O  
template < typename T2 > 7/_ VE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \Z20fh2  
现在代码看起来就很一致了。 |.O!zRm  
Hu8atlpo  
六. 问题2:链式操作 5`'=Ko,N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xeM':hD.o  
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。 @:+n6  
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。 6'Yn|A  
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。 eH%L?"J~:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }u_EXP8M  
yF5  
template < typename T > BX(d"z b<  
struct result_1 QeeC2  
  { $dTfvd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e9@fQ  
} ; 0*Km}?;0-  
NQ!N"C3u  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @=NVOJy}c  
bI]UO)  
template < typename T > 8#]7`o  
struct   ref J'ZFIT_>  
  { >}DjHLTW\  
typedef T & reference; c > mu)('U  
} ; u1) TG "+0  
template < typename T > x1:Pj  
struct   ref < T &> ?Tc)f_a  
  { g)9JO6]  
typedef T & reference; ,/?%y\:J  
} ; 3W-NS~y  
827)n[#%|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c[h'`KXJf-  
W?^8/1U  
template < typename T > 762o~vY6$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yF/< :  
  { s0)qlm*  
  return l(t) = r(t); W"-EC`nP  
} ST: v3*  
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。 pY)j0tdd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 * >GIk`!wM  
+e0dV_T_>  
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 68p\WheCal  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: })zB".  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J-, H6u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R(2HY Z  
最后的布局是: hi {2h04  
                Add "rjv5*z^&  
              /   \ c#{Ywh  
            Divide   5 :7$\X[  
            /   \ (>rS _#^  
          _1     3 P~Te+ -jX}  
似乎一切都解决了?不。 Jt-X mGULB  
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。 {t844La"  
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。 P"R97#C  
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: -5V)q.Og  
GOYn\N;V2  
template < typename Right > #*yM2H"7,;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %rpR-}j  
Right & rt) const ,+ns {ppn  
  { ^%n124  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bs+c2R  
} <a8#0ojm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qq'i*Mh  
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。 ~In{lQ[QX  
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。 -"~L2f"?  
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。 "n{9- VEmN  
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。 Cz'xGW{  
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? KWFyw>*)  
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: gCv"9j<j  
r?64!VS;  
template < class Action > !Oeq G  
class picker : public Action ^G}# jg.  
  { YHs?QsP  
public : wqJ*%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L7SEswMti  
  // all the operator overloaded kx|me~I  
} ; +VSZhg,Np8  
Z:I*y7V-  
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。 >j&1?M2C  
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: "Jb3&qdU  
98BYtxa  
template < typename Right > .W!tveX8-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j h; 9 [  
  { Hab!qWK`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /wr6\53J  
} ;5<P|:^  
Xa4GqV9M/-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g<f P:/  
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。 T}UT 7W|  
]x1p!TSU  
template < typename T >   struct picker_maker ir]Mn.(Y  
  { 1XG$ z@NN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YZ0en1ly  
} ; 0[.3Es:_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~NxEc8Y  
  { ~ 9=27 p  
typedef picker < T > result; >b'w'"  
} ; 6{Ks`Af  
T$u~E1  
下面总的结构就有了: ; VBpp<  
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。 ^b=XV&{q  
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。 /M:H9Z8!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q'.;W@m  
至此链式操作完美实现。 M2dmG<  
IK3qE!,&U  
JPLI @zX^  
七. 问题3 )6G" *  
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。 $R";  
Q? qjWZY  
template < typename T1, typename T2 > _e_4Q)z-a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lcCJ?!lsSW  
  { qp\BV#E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K}Na3}m  
} ]/_G-2.R  
Mm.Ql  
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: EX4 C.C|d  
b_vVB`>  
template < typename T1, typename T2 > GQ<Ds{exs>  
struct result_2 WO@H*  
  { ?gN9kd)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pisB,wP$2  
} ; {V0>iN:~S  
xZyeX34{M;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? XIRR Al(,  
这个差事就留给了holder自己。 <raG07{!*  
    8?1o<8hV  
\B&6TeR  
template < int Order > 5>P7]?U.]  
class holder;  ,gmH2.  
template <> -;>#3 O-  
class holder < 1 > T(V8; !  
  { \TUE<<?1s  
public : 74_xR  
template < typename T > } L <,eV  
  struct result_1 cOb4c*  
  { \?&A u  
  typedef T & result; D%U:!|G  
} ; YjLe(+ WQ  
template < typename T1, typename T2 > q@kOTkHv)  
  struct result_2 B+Z13;}B  
  { "yW&<7u1  
  typedef T1 & result; SX+4 HJB  
} ; m?;$;x~Dj  
template < typename T > %2D17*eK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mlj#b8  
  { ?/'}JS(Sm  
  return (T & )r; <0 uOq  
} Qn.[{rw  
template < typename T1, typename T2 > P"F{=\V1`<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q}wj}t#  
  { c 0-w6  
  return (T1 & )r1; A,BEKjR~J  
} -72j:nk  
} ; Yj|]Uff8O  
x2k*| =$  
template <> BS7J#8cu  
class holder < 2 > `(DJs-xD  
  { MCU9O  
public : Q0~j$Jc  
template < typename T > ^.vmF>$+I  
  struct result_1 ZXt?[Ll  
  { :}9j^}"c3  
  typedef T & result; /K|:9Q$K6  
} ; FZXyfZw!|  
template < typename T1, typename T2 > OJ/SYZ.r  
  struct result_2 %LQ/q 3?_  
  { n+;vjVS%  
  typedef T2 & result; P+Z\3re  
} ; "- eZZEl(  
template < typename T > w!`Umll2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iYKU[UP?  
  { U -EhPAB@  
  return (T & )r; "K?Q  
} ?z=\Ye5x  
template < typename T1, typename T2 > U =cWmH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QU/3X 1W  
  { tg85:  
  return (T2 & )r2; NfwYDY  
} wqy ^8N[K]  
} ; %{C)1*M7  
73 V"s  
f^9&WT  
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> >。 XoItV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VVuR+=.&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i8~ r  
JE!("]&  
return l(i, j) = r(i, j); =_PvrB2'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qC@Ar)T  
=g~j=v ,e  
  return ( int & )i; UFENy."P  
  return ( int & )j; |0 !I5|<k  
最后执行i = j; <o0~H  
可见,参数被正确的选择了。 )acV-+{  
[X/(D9J  
Sj-[%D*  
IU!Ht>  
kus}W  J  
八. 中期总结 _k2w(ew?  
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: =;{^" #r\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HY)ESU !  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mqFq_UX/ T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;&f1vi4  
%fhNxR  
!/hsJ9  
2P9J' L  
8S  U%  
KcXpH]>!9  
九. 简化 FifbxL  
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。 "!L kp2\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :a3 xvN-l  
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: [B9;?G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <1@ (ioPH  
  +-*/&|^等 GGnp Pp  
2. 返回引用。 (V?@?25  
  =,各种复合赋值等 Do*n#=  
3. 返回固定类型。 \##5O7/1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &[j]Bp?  
4. 原样返回。 Acu@[ I^  
  operator, yn~P{}68  
5. 返回解引用的类型。 j*zD0I]  
  operator*(单目) q;A;H)?g  
6. 返回地址。 CMl~=[foW  
  operator&(单目) 'M/ ([|@  
7. 下表访问返回类型。 *Km7U-BG  
  operator[] p2d\ZgWD=)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZK !A#Jm{  
  operator<<和operator>> T20VX 8gX  
YBjdp=als  
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。 tu}>:mk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Rs7 |}Dl}  
!buz<h  
template < typename Left > N.hzKq][  
struct value_return `fS^ j-_M  
  { n&!+wcJ;Yt  
template < typename T > SSmHEy*r)  
  struct result_1 JP'= UZ'  
  { ^oeJKjJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %Q4i%:Qi  
} ; ngUHkpYS5  
ngyY  
template < typename T1, typename T2 > %l$W*.j|;  
  struct result_2 91d }, Mq:  
  { 6 bO;&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !'W-6f  
} ; jv&+<j`r  
} ; ~&g a1r2v?  
urZ8j?}c  
)2.)3w1_4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lG"H4Aa>  
Kf.T\V4%  
下面我们来剥离functor中的operator() <qeCso  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {9'M0=  
V#^yX%  
return l(t) op r(t) ]P1YHw9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `9 [i79U  
return op l(t) 'uC59X4l  
return op l(t1, t2) !O)qYmK]|  
return l(t) op r@$ w*%  
return l(t1, t2) op ][:rLs  
return l(t)[r(t)] ZkWL_ H)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m#H_*L0  
T V:<TR  
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: j _ ;fWBD:  
单目: return f(l(t), r(t)); z<n-Gzwk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tXq)nfGe{  
双目: return f(l(t)); qrBZvJU  
return f(l(t1, t2)); D}{b;Un  
下面就是f的实现,以operator/为例 xsP4\C>  
/A07s[L  
struct meta_divide LmL Gki$w  
  { HL8eD^  
template < typename T1, typename T2 > ;j'Daupt;=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M_1;$fWq  
  { xRxy|x[  
  return t1 / t2; Lj 8<' "U#  
} ISNcswN#  
} ; ^v :Zo  
aj8Rb&  
这个工作可以让宏来做: wNDbHR  
kb #^lO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >"d?(@PJ  
template < typename T1, typename T2 > \ oln<yyDs   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JYmAn?o-  
以后可以直接用 GyC)EFd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +5X DF  
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 <z0WLw0'z  
(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。。。) q7Es$zjX  
_vl}*/=Hc  
4JMiyiW&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /q1s;I  
.-]R9KjR1J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !I8f#'p  
class unary_op : public Rettype .6.^G  
  { D>#l-{d  
    Left l; S# we3  
public : &Lj@9\Dh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~5OL6Bi-q  
ai-n z-;  
template < typename T > |jG~,{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1oY^]OD]W  
      { HW[L [&/  
      return FuncType::execute(l(t)); *e{PxaF!C  
    } LU2waq}VA  
p3]Q^KFS  
    template < typename T1, typename T2 > ]?<n#=eW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y83GKh,*  
      { s&tE_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qVgd(?hJ#  
    } h @/;`E[  
} ; 2qU&l|>  
s~L</Xvo  
K1q+~4>\|  
同样还可以申明一个binary_op <$i4?)f(  
6mPm=I[oh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4s.]M>Yb  
class binary_op : public Rettype K4 %/!`  
  { NiSO'=y$n  
    Left l; Xe1P- 6 0  
Right r; ^&[+H8$  
public : ")UwkF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~[W#/kd1n  
s"~5']8  
template < typename T > P LR0#).n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &|o$=Ad  
      { *l+Cl%e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W!la-n  
    } 1mgLX_U9  
hYg'2OG  
    template < typename T1, typename T2 > kfrY1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const elO<a]hX  
      { W>-B [5O&[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4na8  
    } x]4Kkpqm  
} ; Gi?_ujZR  
!@L=;1,  
ocQWQ   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,/2LY4` 5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `jsEN ;<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ERz;H!pU8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (-^bj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gS9>N/b|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 WZewPn>#q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f`$Gz  
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) vNDu9ovs-  
下面是修改过的unary_op 6NLW(?]  
mY-hN|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eph)=F$  
class unary_op +RDJY(Y$  
  { m5c&&v6%"b  
Left l; pbBoy+.>  
  {|<"C?  
public : T3,1m=S  
K`6z&*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &0 \ ci9o  
~)X[(T{  
template < typename T > %w}gzxN^  
  struct result_1 wS XVyg{  
  { nb, 2,H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )e%}b -I'r  
} ; !]koSw}  
@F5f"8!.\  
template < typename T1, typename T2 > <nHkg<O6Y  
  struct result_2 f@ `*>"  
  { 4 J^Q]-Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k4\UK#ODe  
} ; 4{na+M  
S\x=&Rz  
template < typename T1, typename T2 > :1wrVU-?h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;y>a nE}n{  
  { x4kWLy7Sz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /@oLe[Mz$  
} n=sXSxl  
1TN}GsAj  
template < typename T > <PD?f/4 /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WI[:-cv  
  { FY'dJY3O  
  return OpClass::execute(lt(t)); $95~5]-nh  
} 7[#xOZT  
(/{aJV  
} ; z~oDWANP  
4 gBp8*2  
>)nS2b OE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug t;q7t!sC]  
好啦,现在才真正完美了。 nvq3*  
现在在picker里面就可以这么添加了: JMa3btLy(  
V%ii3  
template < typename Right > "M H6fF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const msx-O=4g  
  { +Ic ~ f1zh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k5BXirB  
} 3'I^lc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -_A$DM!^=w  
\Ad7 Gi~  
kBWrqZ6  
](0mjE04<d  
GHc/Zc"iX  
十. bind ?A*Kg;IU  
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。 ^krk&rW3  
先来分析一下一段例子 Djt%r<  
3{7T4p.G  
TpfZ>d2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ty4S~ClO#'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WCq /c6 D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b~Y%gC)FR  
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。 tD=@SX'Y  
我们来写个简单的。 L=!of{4Z(}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NTs7KSgZ  
对于函数对象类的版本: vp)Vb^K>  
/YKMKtE  
template < typename Func > OYL]j{  
struct functor_trait E#%}ZY  
  { S -&)p@4  
typedef typename Func::result_type result_type; 8/%6@Y"Y*  
} ; )r6EW`$  
对于无参数函数的版本: oy.[+EI`|  
hUpnI@  
template < typename Ret > c/3$AUsuO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;/O#4]2*  
  { lx0 ~>K]  
typedef Ret result_type; B{6<;u)[  
} ; Q(7ob}+jQ  
对于单参数函数的版本: S]/b\ B.h+  
n%%7KTqu  
template < typename Ret, typename V1 > ?;ukvD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -.I4-6~  
  { h)(* q+a  
typedef Ret result_type; !ku X,*}q  
} ; /8ynvhF#  
对于双参数函数的版本: QrYa%D+  
eCbf9B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p^)B0[P9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z9`TwS@x[  
  { ~W0(1# i  
typedef Ret result_type; C}}/)BYi  
} ; k%'m*Tf  
等等。。。 3\$wdUFr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VRng=,  
e)^j+ l  
template < typename Func > }%!tT\8  
struct func_return ^V*-1r1  
  { 0?Q_@Y  
template < typename T > -b;|q.!  
  struct result_1 fRZ KEIyk  
  { ^-)txC5{T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GRqT-/n"  
} ; 77 r(*.O|  
vG.9 H_&  
template < typename T1, typename T2 > N#xG3zZl|N  
  struct result_2 ^_+XDO  
  { B}?IEpYp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;\;M =&{}  
} ; -1|iz2^N  
} ; dE`-\J  
TbVn6V'  
< Bg8,;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;T+pu>)  
j+4H}XyE  
template < typename Func, typename aPicker > *Ust[u  
class binder_1 G'z{b$?/[  
  { =<z.mzqu5  
Func fn; {r85l\u)Q\  
aPicker pk; TX8<J>x  
public : cQj-+Tmu  
+/{L#e>   
template < typename T > H1:be.^YP  
  struct result_1 RD,5AShP  
  { qPGuo5^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xJ8%<RR!t  
} ; X|LxV]  
;QCrHqRT`  
template < typename T1, typename T2 > _banp0ywS  
  struct result_2 W;6vpPhg#!  
  { c:!zO\P#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tAu4haa4;  
} ; rNOES3[~  
Ard]147  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =}!Mf'  
# uCB)n&.  
template < typename T > Y5q3T`x E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $:s`4N^  
  { Ey[On^$  
  return fn(pk(t)); F/d7q%I  
} p>=[-(mt  
template < typename T1, typename T2 > >x1p%^cA;=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t(!r8!c u}  
  { K4Dp:2/K%  
  return fn(pk(t1, t2)); |]=2 }%1w  
} Q _iO(qu 6  
} ;  u6u=2  
w~R`D  
07g':QU@  
一目了然不是么? sZgRt  
最后实现bind "Ml&[O ge  
`Mj}md;O"  
-f1k0QwL  
template < typename Func, typename aPicker > ![6EUMx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q=Zr>I;(Ks  
  { /\s}uSW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SlLw{Yb7\.  
} R8ONcG  
oPKr* `'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3 voT^o  
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。 d&8APe  
tMx}*l|]  
十一. phoenix Q;Wj?8}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [Qt?W gPj  
#L}+H!Myh  
for_each(v.begin(), v.end(), va|*c22;|  
( Q?t^@  
do_ 2I1uX&g  
[ NG&_?|OmV  
  cout << _1 <<   " , " 2Se?J)MN  
] 7IlOG~DC  
.while_( -- _1), T^<>Xiam  
cout << var( " \n " ) b#)U UGmI  
) abNV4 ,M  
); FXdD4X)  
o\otgyoh  
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: 2L_6x<u'  
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 AdZ;j6#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s pLZ2]A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gwd (N  
1_'? JfY-  
RF!a//  
template < typename Cond, typename Actor > iZ3W"Vd`b  
class do_while  ,B<l  
  { nz1'?_5  
Cond cd; )+")Sz3zx  
Actor act; OYC_;CP  
public : x]mxD|?f  
template < typename T > vP@v.6gS,  
  struct result_1 }ov&.,vQ  
  { Dq@2-Cv  
  typedef int result_type; Z BUArIC  
} ; {yU+)t(.  
 >YtdA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $2D uB  
8x{B~_~  
template < typename T > D<i[LZd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R =Ws#'  
  { Nr<`Z  
  do nfW&1a  
    { H=g.34  
  act(t); hd V1nS$  
  } %Pqk63QF  
  while (cd(t)); oY~ Dg  
  return   0 ; ~n')&u{  
} HpEQEIvt  
} ; D0(xNhmKz  
/"H`.LD.?  
w=h1pwY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f~OU*P>V@  
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。 Xb !MaNm)  
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。 P #F=c34u  
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。 |wEN`#.;b  
下面就是产生这个functor的类: o'~5pS(wq  
;|p$\26S)%  
g[>\4B9t  
template < typename Actor > $ N']TN  
class do_while_actor Sw`RBN[ yo  
  { F;lI+^}}  
Actor act; depYqYK7G  
public : <WXzh5D2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @pI5lh  
B<8N96fx  
template < typename Cond > %S` v!*2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YJS{i  
} ; oBq 49u1  
q{2I_[p  
l:6,QaT1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @=]~\[e\  
最后,是那个do_ ~1m2#>  
R8L_J6Kpa  
u JR%0E7!  
class do_while_invoker U`Jy!x2m  
  { .O*bILU  
public : )4?x5#  
template < typename Actor > X.K<4N0A9J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ee1LO#^_6  
  { BYW^/B Y)  
  return do_while_actor < Actor > (act); < _$%@4 L  
} b96%")  
} do_; B()/.w?A  
fW`&'!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kY,U8a3!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b 6t}{_7  
最后来说说怎么处理break和continue DcMJ^=r8O:  
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。 vB37M@wm  
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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