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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6ZR'1_i6i=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C$-IDBXK  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, aB#qzrr['8  
(KK9/k  
a$l/N{<.  
` ` 6?;Y  
  class filler V2V^*9(wu@  
  { XW%!#S&;X  
public : q_ykB8Ensa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y_xPr%%A  
} ; GadQ \>  
4-lEo{IIM  
vn KKK.E  
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: 3QL'uk  
htq#( M  
1#&*xF "  
AFF7fK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BJ@tU n  
w`UB_h#Bl  
8m2-fuJz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =ugxPgn  
RL[?&L$7^%  
a)`b;]+9  
0' @^PzX  
二. 战前分析 uF+if`?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !/BXMj,=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 W]4Gs;  
#-+!t<\  
Q!(C$&f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .u>IjK^  
  /* --------------------------------------------- */ "nf.kj:>  
vector < int *> vp( 10 ); 2n2{Oy>L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E dhT;!  
/* --------------------------------------------- */ p%jl-CC1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [kDjht|$>  
/* --------------------------------------------- */ $RuJm\f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f.!)O@HzH  
  /* --------------------------------------------- */ 9_n!.zA<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "~jt0pp  
/* --------------------------------------------- */ xVao3+r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \`Db|D?oy  
-%I]Q9  
lUJ/ nG0l  
s+gZnne  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]!E|5=q  
1._1, _2是什么? #DXC 6f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;\DXRKR  
2._1 = 1是在做什么? R%Gh4y\nF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^,]'Ut  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &B1d+.+  
AkrUb$ }  
,^3eMn  
三. 动工 0zCe|s.S&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K'+GK S7.  
ZRf-V9  
E)DdiB'Rh  
w4H3($ K  
template < typename T > J*Dj`@`4`g  
class assignment >:%i,K*AM  
  { o>mZ$  
T value; 8zS't2 u  
public : GJ edW   
assignment( const T & v) : value(v) {} `VCU`Y  
template < typename T2 > * xdS<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X3vTyIsn  
} ; Fy3&Emu  
_I l/ i&  
8aQ\Yx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E}sj l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L!x7]g,^  
hPLQ)c?   
D_ybgX?0:  
S^? @vj  
  class holder UKMr,{iy  
  { 4vq,W_n.hQ  
public : OiH tobM  
template < typename T > C2NJrg4(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {|= 8wB  
  { u POmi F  
  return assignment < T > (t); t<mT=(zt*  
} TkXD#%nFY  
} ; fz#e4+oH  
- ?_aYJ  
"v@$CR9<T  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zc>/1>?M  
,TPNsz|Q  
  static holder _1; 6*9hAnH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ??0C"8:[  
WW82=2rJ9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Lr)STh  
而不用手动写一个函数对象。 9r=@S  
JYB"\VV  
Se7NF@>9_  
l&2A]5C  
四. 问题分析 ZnSDq_Uk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  F* "  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +U_> Bo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ykcW>h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q/&H3N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n:d]Z2b  
 w=5D>]  
五. 问题1:一致性 EEFM1asJf  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !N:!x[5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CnyCEIO-  
"Opk:;.  
struct holder GADbXp3  
  { Z ? `  
  // 0Ou;MU*v  
  template < typename T > Q-o}Xnj*!L  
T &   operator ()( const T & r) const Kcv7C{-/  
  { YCZl1ry:V=  
  return (T & )r; ;1PnbU b  
} )7@f{E#w  
} ; ~?i;~S  
t=M:L[bis;  
这样的话assignment也必须相应改动: 1Q1NircJ  
u:#+R_0#97  
template < typename Left, typename Right > "`]G>,r_  
class assignment ^_W+  
  { ParOWs~W/  
Left l; l",JN.w  
Right r; 8OE=7PK  
public : iIWz\FM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5|S|S))_Q  
template < typename T2 > Pqiw[+a$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &|>CW:)&1"  
} ; %xZYIY Kf  
BUT{}2+K  
同时,holder的operator=也需要改动: 2@K D '^(  
_h|rH   
template < typename T > *ue- x!"c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /Y$UJt  
  { eF+:w:\h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g-`HKoKe  
} C "XvspJ  
G|eY$5!i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rMRM*`Q2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^<X+t&!z  
N~7xj?  
return l(rhs) = r; !$&k@#v:  
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。 K=,nX7Z5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +vOlA#t%Z  
w#]> Nf  
template < typename Tp > /@Qg'Q#  
class constant_t -6lsR  
  { (iub\`  
  const Tp t; ?+#|h;M8  
public : a@( 4X/|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z}I=:  
template < typename T > $:IOoS|e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~ [L4,q  
  { _BGw)Z 6  
  return t; `x=W)o }  
} zbQ-l1E  
} ; h^_Sd"l3  
~2 L{m[s|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 533n z8&9@  
下面就可以修改holder的operator=了 E"d\N-I  
_<tWy+.  
template < typename T > :|cC7, S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X(s HFVU+  
  { Hy4c{Ij  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kA3nhBH  
} 6*yt^[W  
Qtj.@CGB  
同时也要修改assignment的operator() Ik[aiz  
Ay?KE{Qs '  
template < typename T2 > B \?We\y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yq~$Q4  
现在代码看起来就很一致了。 j8Nl'"  
wz1fx>Q  
六. 问题2:链式操作 /^_~NF#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .m--# r  
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。 ! 6y<jJ>  
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。 &'%b1CbE  
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。 'a]4]d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f#4,2Xf  
M"cB6{st[  
template < typename T > JjBG9Rp{  
struct result_1 QwF\s13  
  { U*Q1(C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Dn{ hU $*  
} ; )qXl8HI  
) 0p9I0=  
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: h SGI  
]O%wZIp\P  
template < typename T > E=N44[`.G  
struct   ref $P<T`3Jg  
  { dnRS$$9#  
typedef T & reference; 2R}9wDP  
} ; -+1_ 1!  
template < typename T > ,3 !D(&  
struct   ref < T &> uu08q<B5b)  
  { ""AP-7  
typedef T & reference; Qs v3`c  
} ; %N((p[\H  
=&Dt+f&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LOm*=MVex  
-nBb - y  
template < typename T > ZR|)+W;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q. zBm@:  
  { TVaD',5_V%  
  return l(t) = r(t); LJ^n6 m|_  
} kjCXP  
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。 &)(>e}es  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2|="!c8K  
9  Vn  
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 ZUDdLJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vz=ByyC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 82w;}(!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lr >:S  
最后的布局是: Xz/5 Wis4  
                Add z^@.b  
              /   \ 2oY.MQD7iW  
            Divide   5 4J#F;#iA  
            /   \ t(<^of:  
          _1     3 K})=&<M0  
似乎一切都解决了?不。 )SkJgzvC  
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。 m 2tw[6M  
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。 U`{'-L.  
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: U)v['5%  
e_eNtVq  
template < typename Right > @UbH ;m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &Z kY9XO  
Right & rt) const |r5e#3w  
  { qN5 ru2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h$F.(NIYe  
} zDEX `~c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J<p.J3I  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 M:%6$``  
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。 8KxBN)fO;  
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。 |I; tBqN{u  
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。 />wM#)o2  
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? "6[a%f#Q  
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: {zTo[i  
B8XW+U  
template < class Action > A`|Z2  
class picker : public Action ~&zrDj~FI  
  { MCPVql`+`q  
public : }]dK26pX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &E{CQ#k  
  // all the operator overloaded U8f!yXF'  
} ; +XaRwcLC.  
YY! Lv:.7>  
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。 [r[IWy(}  
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|, Hj  
NNKI+!vg  
template < typename Right > (8Q0?SZN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )K=%s%3h<  
  { 3K8#,TK3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -?jI{].:8  
} @W4tnM,#  
.G ^-. p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #hp 7@ Tu  
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。 {}sF ?wZf  
gD13(G98  
template < typename T >   struct picker_maker uX.^zg]}%  
  { e8WuAI86  
typedef picker < constant_t < T >   > result; + ESEAi91  
} ; iy<|<*s2D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nC:>1 kt  
  { aw%iO|M_  
typedef picker < T > result; Q9i&]V[`  
} ; ?L%BD7  
^{V t  
下面总的结构就有了: d4#CZv[g/  
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。 :\!D 6\o6  
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。 `l#|][B)g$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jOkc'  
至此链式操作完美实现。 ,A$#gLyk<  
3/aK#TjK  
1*x;jO>Hk  
七. 问题3 I]4L0r-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 eD(;W n  
bv&#ay 7  
template < typename T1, typename T2 > O/(QLgUr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z[ NO`!<  
  { Q)/V >QW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t!=qt*  
} <Ny DrO"C3  
+ :IwP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: p\'0m0*   
6UAn# d9  
template < typename T1, typename T2 > ;+Dq 3NE  
struct result_2 |w{}h6 a  
  { 2bs={p$}a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3j I rB%  
} ; 9}[UZN6  
y[D8rFw  
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? f:\)oIW9Kk  
这个差事就留给了holder自己。  46^9O 5J  
    Y94 ^mt-  
?M/H{  
template < int Order > }&*wJ]j`L  
class holder; *(,zPn,  
template <> { R`"Nk  
class holder < 1 > ]ZMFK>"^%  
  { RXi/&'+H  
public : #J Ay  
template < typename T > eP?=tUB!S  
  struct result_1 ir{li?kV  
  {  ?W3l  
  typedef T & result; mTj ?W$+r  
} ; H@'f=Y*D  
template < typename T1, typename T2 > xg^Z. q)d  
  struct result_2 (^G @-eh  
  { rA\6y6dFs  
  typedef T1 & result; Z!& u_  
} ; zao=}j?  
template < typename T > j;MQ_?"iN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L0Ycf|[s,  
  { +W%3VV$  
  return (T & )r; *el~sor;S  
} {!L25  
template < typename T1, typename T2 > oSl@EI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?mA%`*=q  
  { 6CV9ewr  
  return (T1 & )r1; R<)^--n  
} 7'g{:dzS*3  
} ; =pCO1<wR  
sQXj?5!  
template <> *U mWcFoF  
class holder < 2 > xXRlQ|84  
  { uxOeD%Z>  
public : Mb^E  
template < typename T > MS~+P'  
  struct result_1 _C%:AFPP>  
  { )ppIO"\  
  typedef T & result; \3WQ<t)W  
} ; k9_c<TSzu  
template < typename T1, typename T2 > h@{mcz  
  struct result_2 _/5#A+ ?  
  { q2e=(]rKE{  
  typedef T2 & result; mUdj2vB$+'  
} ; | zyO;  
template < typename T > NVX@1}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f.G"[p  
  { d=DQS>Nz  
  return (T & )r; Fz{T;  
} i}gsxq%  
template < typename T1, typename T2 > KK';ho,W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >3?p23|;  
  { I/hq8v~S  
  return (T2 & )r2; !zQbF&>  
} _]t^F9l  
} ; KL\hV .6  
d` X1cG  
!dV2:`|+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 C0}@0c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 60#eTo?}o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >pm`(zLn  
E0)43  
return l(i, j) = r(i, j); D$U`u[qjtS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mlO\wn-F  
?`/DFI'_G  
  return ( int & )i; WyU\,"  
  return ( int & )j; ]S 3l' "  
最后执行i = j; O8k+R@  
可见,参数被正确的选择了。 E*"oA1/I  
>/+R~ n  
yA]OX"T?*  
s# V>+mU  
/^sk y!  
八. 中期总结 rHp2I6.0a  
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: w2) @o >w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0fog/c#q(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BMO&(g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e0ULr!p  
Z</57w#-7  
wE3fKG.  
LUzn7FZk  
2GxkOch  
Z 5 Xis"j  
九. 简化 %+iAL<S  
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。 P?hB`5X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?k^~qlye  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C@3UsD\s(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9/h[(qvT  
  +-*/&|^等 FGzn|I  
2. 返回引用。 ZkryoIQ%=  
  =,各种复合赋值等 l\WN  
3. 返回固定类型。 3}lIY7 O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V-9\@'gc  
4. 原样返回。 .Vrl:  
  operator, OCELG~  
5. 返回解引用的类型。 >BZ,g!N,J}  
  operator*(单目) /s@j{*Om  
6. 返回地址。 C@WdPjxj  
  operator&(单目) o8X? 1  
7. 下表访问返回类型。 ?&-$Zog  
  operator[] LSrKi$   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0"{-<Wot}  
  operator<<和operator>> \U>|^$4 #5  
G_`Ae%'h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |RL\2j|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,WBKN)%u  
Zi}j f25  
template < typename Left > E:y^= Y  
struct value_return n.XgGT=L  
  { ,uPN\`.u8  
template < typename T > ,AH2/^:%c  
  struct result_1 q[(1zG%NbA  
  { 05Q4$P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; biPj(Dd  
} ;  I)MRAo  
{f\{{JJ]  
template < typename T1, typename T2 > %c@PTpAM  
  struct result_2 3e9UDN2  
  { m=25HH7enb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^% L;FGaA  
} ; gwbV$[.X  
} ; Z*'<9l_1  
|G/U%?`  
C]&/k_k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?)H:.]7-x  
Sd/7#  
下面我们来剥离functor中的operator() 85USMPF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *D67&/g.  
ECk3Da  
return l(t) op r(t) ]xGpN ]u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  niyI$OC  
return op l(t) Za]~[F  
return op l(t1, t2) vX_;Y#uD  
return l(t) op /VD[:sU7  
return l(t1, t2) op UrO& K]Z  
return l(t)[r(t)] S`Z[MNY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NA$%Up  
ipE|)Ns  
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: Dutc#?bT  
单目: return f(l(t), r(t)); PZVH=dagq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p6&<eMwFA  
双目: return f(l(t)); @1D3E=  
return f(l(t1, t2)); @Z5,j)  
下面就是f的实现,以operator/为例 {Wndp%  
j`#H%2W\;  
struct meta_divide %Fx ^"  
  { yqH9*&KH{  
template < typename T1, typename T2 > Y;@]G=a   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "wCx]{Di  
  { *'*n}fM  
  return t1 / t2; ~14|y|\/  
} 1je/l9L  
} ; r4d#;S9{o  
{|'NpV  
这个工作可以让宏来做: ;ik,6_/Y  
2B^WZlx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kgI8PybY  
template < typename T1, typename T2 > \ NkoyEa/^[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2O- 4x  
以后可以直接用 9I*2xy|I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ta$55K0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 uw/N`u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4C )sjk?m  
.<Ays?  
?vFtv}@\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 eaDR-g"  
P 5.@LN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  OO</d:  
class unary_op : public Rettype -3 Sb%V\  
  { ]$#9B-uB  
    Left l; SAdo9m'  
public : -q8l"i>h=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^j2ve's:  
L c )i  
template < typename T > >cpv4Pgm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j3H_g ^  
      { z]KJ4  
      return FuncType::execute(l(t)); X"9N<)C  
    } ~dzD7lG6  
xm5?C>vu(  
    template < typename T1, typename T2 > +d?|R5{3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KyQTrl.qdl  
      { 5$Kd<ky  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OT(0~,.GJ  
    } EdTL]Xk  
} ; olr-oi`4C  
Yf/e(nV  
+43~4_Oj  
同样还可以申明一个binary_op ^Ku]8/ga  
l`uMtv/Wp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yo(MJ^=d  
class binary_op : public Rettype X|&H2y|*7  
  { YWJ$Pp  
    Left l; q<Qjc  
Right r; irvd>^&jDC  
public : ^I yYck'y+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u'k+t`V&  
[LQOP3f  
template < typename T > vz|(KN[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cucmn*o?  
      { >&ZlC E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }/#*opcv  
    } PVIZ Y^64  
q[+ h ~)  
    template < typename T1, typename T2 > G B,O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mU  
      { q/Vl>t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WnOvU<Z <  
    } ]Yf^O @<<>  
} ; *]}F=dtR k  
:_]0 8  
4q:8<*W=  
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 +v'2s@e` #  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U&{w:P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wt;`_}g  
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。 q`.=/O'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Lb?q5_  
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。。。 9[teG5wA a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 23Dld+E&  
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) Nr+~3:3  
下面是修改过的unary_op OCJt5#e~A  
~ ^D2]j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p~Cz6n  
class unary_op 7+}WU4  
  { [8q`~S%-]  
Left l; XT*/aa-1'  
  s$,G5Feub  
public : PIXqd,  
"FhC"}N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k}I65 ^l#  
<L11s%5-  
template < typename T > hOkn@F.  
  struct result_1 ,grx'to(X  
  { ^^*L;b>I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i(.V`G=  
} ; A.@wGy4  
_cC1u7U9  
template < typename T1, typename T2 > mdQe)>  
  struct result_2 xpCZlOld  
  { 7[uN;B#V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /OB)\{-  
} ; ,3c25.,*  
)f8;ze  
template < typename T1, typename T2 > &j ; 91wEn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7E#h(bt j  
  { >mpNn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m+:JNgX6  
} "EA =auN{  
%`K{0b  
template < typename T > Hmk xE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x7G)^  
  { V6_5v+n  
  return OpClass::execute(lt(t)); );y ZyWDV  
} #H<}xC2  
 LAM{ ,?~  
} ; `B&=ya|bl  
:8`$BbV  
B u%%O8  
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 It/hXND `  
好啦,现在才真正完美了。 ~3%\8,0  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4}t&yu<P>  
1Y;.fZE  
template < typename Right > isy[RAP<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =R 4]Kf  
  { Y:#B0FD,gC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [u=yl0f  
} I$x<B7U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3Nwix_&S  
p:$kX9mT&  
s-(c-E09  
_V e)M%  
D| <_96_m  
十. bind w1(5,~OB  
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。 ;&f(7 Q+T_  
先来分析一下一段例子 -5]lHw}  
%.wR@9?  
KHx;r@{<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O"kb*//  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZR0 OqSp]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'vu]b#l3  
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。 ZZwIB3sNhf  
我们来写个简单的。 J%B/(v`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V@s93kh  
对于函数对象类的版本: YU`k^a7%  
K>LS8,8V  
template < typename Func > .iP>?9$f"  
struct functor_trait @Q{:m)\  
  { nT2b"wkTT  
typedef typename Func::result_type result_type; 1{]S[\F]  
} ; Y,yU460T8  
对于无参数函数的版本: s]`6u yW"  
%C #Ps   
template < typename Ret > #`= >Mza  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6/Yo0D>M$  
  { 4+nZ4a>LH?  
typedef Ret result_type; |+JO]J#bc  
} ; p,|)qr:M  
对于单参数函数的版本: R/fE@d2~In  
`#85r{c$:  
template < typename Ret, typename V1 > C+ Y;D:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z+EZ</'(a  
  { \}9)`1D  
typedef Ret result_type; cyP+a  
} ; xh CQ Rw  
对于双参数函数的版本: uPN^o.,/.  
I![/bwObG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m@*aA}69  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e]ST0J"  
  { \fSruhD  
typedef Ret result_type; vN@04a\h  
} ; N+5f.c+S-  
等等。。。 {R[V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RhT:]  
K4E2W9h  
template < typename Func > #lSGH 5Fp?  
struct func_return >ifys)wg>  
  { zVe,HKF/  
template < typename T >  lX/7  
  struct result_1 QhAYCw2  
  { [AFGh L+t3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +XX5;;IC  
} ; BILZ XMf  
Mh3L(z]/E  
template < typename T1, typename T2 > |HJ`uGN<b  
  struct result_2 ) k[XO  
  { >b#CR/^z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bO6cv{>x  
} ; fpjFO&ML  
} ; |F'eT 4  
e.(d?/!F_  
ygm6(+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n}1hmAh Z  
%iYro8g!,  
template < typename Func, typename aPicker > +!`$(  
class binder_1 Ln+ k_  
  { @m:' L7+  
Func fn; ~R=p[h)  
aPicker pk; Eg&Q,dH[  
public : < 0S\P=\  
'u%_Ab_H  
template < typename T > iWUxB28  
  struct result_1 e$Y7V  
  { RLLL=?W@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tpeMq -  
} ; {- MhhRa5  
@Xh8kvc81  
template < typename T1, typename T2 > -cZuP7oA  
  struct result_2 z5<&}Vh;P  
  { %wu,c e]*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;F71f#iY  
} ; 9WQ'"wyAQ  
)liNjY@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9n\v{k=  
Sn.I{~  
template < typename T > yd45y}uS;F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U}=H1f,  
  { M3GFKWQI,`  
  return fn(pk(t)); 6OQ\f,h@  
} (f#{<^gd  
template < typename T1, typename T2 > )^ )|b5,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;D4 bxz0ou  
  { (V/! 0Lj  
  return fn(pk(t1, t2)); ~aL?{kb+  
} Hb^ovc0   
} ; {cw+kY]m4-  
cyL|.2,  
: 9zEne4  
一目了然不是么? iq 8Hq)I]  
最后实现bind *s2 C+@ef  
1'k,P;s  
=)Goip  
template < typename Func, typename aPicker > : :/vDUDc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y>g`R^^  
  { x^pHP|<3`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g$# JdN  
} (Fk&~/SP  
IueI7A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x_4{MD^%  
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。 n!NA}Oa  
 Zzr  
十一. phoenix 4%TmW/yd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [ID#P Ule  
;b, bHL  
for_each(v.begin(), v.end(), 'w\Gd7E  
( gaL.5_1  
do_ K5+ONA<c  
[ 5Ak>/QF9  
  cout << _1 <<   " , " ]}_Ohe]X  
] gGbqXG^  
.while_( -- _1), u)P)r,  
cout << var( " \n " ) `M_w^&6+n  
) %9t=Iu*  
); .8CfCRq  
<<1_rRL]  
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: ~~WX#Od*$  
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 7{=+Va5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !/e8x;_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r`:dUCFE  
t@`Sa<  
;AarpUw'  
template < typename Cond, typename Actor > @=l.J+lh  
class do_while >9Y0t^Fl  
  {  0LUw  
Cond cd; -kzg(+sm  
Actor act; 3HX-lg`0  
public : '494^1"io  
template < typename T > Vjr}"K$Y  
  struct result_1 :HN\A4=kc(  
  { V%J_iY/BUb  
  typedef int result_type; #w)D ml  
} ; xEe3,tb'e  
3:!5 ]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BOW`{=  
z8w@pT  
template < typename T > 7!8R)m^1[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xa%2w]  
  { J)=Ts({  
  do =Xb:.  
    { ,V=]QHcg  
  act(t); 95  X6V  
  } KWT[b?  
  while (cd(t)); DGx<Nys@B  
  return   0 ; "& q])3h=  
} 3#c0p790  
} ; t3aDDu  
' C1yqkIa`  
xO'xZ%cUI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j|(bdTZY:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f<2<8xS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G%fNGQwT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K db:Q0B  
下面就是产生这个functor的类: ^g N?Io  
s!K9-qZl<  
0Y ld!L  
template < typename Actor > (k5d.E]CK  
class do_while_actor 3VmF1w 2  
  { 1?ST*b  
Actor act; DUu~s,A  
public : )'t&LWS~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VxGR[kq$]  
u=!n9W~"  
template < typename Cond > Y>'t)PK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q!}LtR$  
} ; % KmhR2v  
MG0d&[  
^o6&|q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 83YQ c  
最后,是那个do_ U~[ tp1Z)  
wE09%  
zRF +D+  
class do_while_invoker $8Y|& P  
  { wg 6  
public : _,]@xFCOH  
template < typename Actor > 3!KEk?I]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }Fgp*x-G  
  { &$E.rgtg  
  return do_while_actor < Actor > (act); )u(Dqu\t  
} bmGtYv  
} do_; Ewczq1%l:  
5_Opx=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A LnE[}N6,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5Lm<3:7Q+  
最后来说说怎么处理break和continue 3r,^is  
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。 @ Yzj  
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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