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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fC~WuG 3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ty@&s 58a  
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, 1$xt=*.u|  
*qz]vUb/0  
Ln`c DZSM  
^.-P]I]  
  class filler rWbL_1Eq  
  { ?I7H ):  
public : d%]7:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h[XGFz  
} ; 9^c_^-8n<}  
ZO}V}3  
-09<; U  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7[u&%  
-P.) 0d(  
g2iSc  
(AwbZn*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yM\ 1n  
8, B9y D  
Nc;7KMOIA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m m`:ci  
xmVK{Q YT$  
rNgE/=X  
8|J%IE  
二. 战前分析 }>tUkXlhJ<  
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。 \!w7 N :m  
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 -n Hc52,  
E"w7/k#3}C  
& JF^a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d6M d~$R  
  /* --------------------------------------------- */ cDAO5^  
vector < int *> vp( 10 ); $"_D"/*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @``!P&h  
/* --------------------------------------------- */ !).D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?np` RA  
/* --------------------------------------------- */ E~N}m7kTl/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =)y=M!T2  
  /* --------------------------------------------- */ ;)cl Cm46  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,u\M7,a^  
/* --------------------------------------------- */ @Z|cUHo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A Ys<IMQ  
fE^rTUtn  
){wE)NN  
/8GVu7  
看了之后,我们可以思考一些问题: >O?EFd>E  
1._1, _2是什么?  gZvl D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S B'.   
2._1 = 1是在做什么? ^KlMBKWyB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 j~L{=ojz%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 43P?f+IYrk  
t`Hwq   
xpSMbX{e  
三. 动工 8ALYih7"W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *_^AK=i  
=o5hD,>e  
o#6j+fo!n  
`qr[0wM  
template < typename T > 'zpj_QM  
class assignment 8{h:z 9]J  
  { ]54V9l:  
T value; `Th!bk  
public : _A%z^&k(i  
assignment( const T & v) : value(v) {} %q:V  
template < typename T2 > SM@1<OCc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O(!wDnhc  
} ; Os[^ch  
.}z&$:U9[  
5[;p<GqGN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JEBx|U$'Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ))k^7g9M`  
 /@%  
Z!hDTT  
;AHa|35\  
  class holder MMcHzRF  
  { 1Z*-@%RX  
public : OcIJT1  
template < typename T > ~+4OG 0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r5rK>  
  { bup;4~g  
  return assignment < T > (t); Ig S.U  
} c%v%U &  
} ; /Nxy?g|,  
s V{[~U,|  
;O.U-s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ``zg |h  
O5e9vQH  
  static holder _1; Gn&)*qCO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s>_ne0  
FIW*N r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dGHRHXi  
而不用手动写一个函数对象。 Ag}>gbz~G  
)5e}Id  
T!J\Dm-  
f<y""0L9  
四. 问题分析 )Ax1?Nx$  
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。 D'A)H  
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。 y"P$:l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *4WOmsj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L,\ Yj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9[8?'`m  
pn'*w 1i  
五. 问题1:一致性 Y[*z6gP(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bJGT^N@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dG6Mo76  
Mi:$<fEX  
struct holder [N H[n#  
  { Ro? 4tGn  
  // Tb~(?nY5  
  template < typename T > *I>1O*  
T &   operator ()( const T & r) const syV &Ds)  
  { V,&s$eQC  
  return (T & )r; 6%O"   
} nh,N (t 9  
} ; QT?fp >'  
ZJI|762,  
这样的话assignment也必须相应改动: d}IVYI  
gK`6 NUj  
template < typename Left, typename Right > '7wWdq  
class assignment ,AACE7%l  
  {  ^d4#  
Left l; Vb0hlJb  
Right r; OTalR;:]r  
public :  27w]Q_C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8n1Sy7K!;  
template < typename T2 > \6nWt6M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /sC$;l  
} ; epz2d~;  
mltN$b%G=d  
同时,holder的operator=也需要改动: =yvyd0|35  
kG\+f>XQ  
template < typename T > :DQHb"(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (x#4BI}L9)  
  { ;^t<LhN:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QH#|R92:  
} @P[Tu; 4  
*H:;pI WP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4l>/6LNMF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rzEE |  
t$R|lv5<  
return l(rhs) = r; wnha c}  
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。 w^z}!/"]u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #OH# &{H  
3 uhwoE  
template < typename Tp > `ag>4?7?  
class constant_t U0UOubA  
  { =f=MtH?0y  
  const Tp t; 9C3q4.$D  
public : +7d%)t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )7O4j}B){  
template < typename T > *\:u}'[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :] {+ 3A  
  { wD}[XE?S  
  return t; }.MJVB3  
} o= N=W  
} ; ~kw[Aw3?D\  
-=O9D- x=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `'.u$IBW  
下面就可以修改holder的operator=了 )!){4c/  
sf7'8+wj>  
template < typename T > >\3=h8zw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OB l-6W  
  { H2|&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t&H):P  
} -=5z&) X  
jK3% \`o  
同时也要修改assignment的operator() Bk~WHg>@G  
^|-xmUC  
template < typename T2 > ,W7\AY07]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X^r HugQ  
现在代码看起来就很一致了。 r9z/hm}E  
jZ7#xRt5w  
六. 问题2:链式操作 :C_\.pA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vgo-[^FiP$  
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。 Gb~*[  
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。 *A;~~ SQ  
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。 TV0(uMZ0+'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dX,2cK[aG  
lMFj"x\  
template < typename T > ??ah  
struct result_1 d,6 Z  
  { vw>O;u.]B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4 Z1- RS  
} ; j+w*Absh  
uXNJ{]o  
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: 0;} 9XZ  
aKkQXq*  
template < typename T > nW!rM($q  
struct   ref fA2H8"r  
  { wT3QS J  
typedef T & reference; P%g[!9 '  
} ; <0 k(d:H-  
template < typename T > M E4MZt:>  
struct   ref < T &> K({+3vK  
  { /`?i&\C3r  
typedef T & reference; `2Ju[P  
} ; w*uHB;?  
8L9xP'[^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HBV~`0O$  
p4bQCI  
template < typename T > &5)Kg%r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const srw5&s(3X  
  { <dLdSEw  
  return l(t) = r(t); +\?#8U/k  
} z2A7:[  
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。 n!~{4 uUW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  9 k)?-  
oslV@v F  
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 )g(2xUk-y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i/NY86A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cRDjpc]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,A h QA  
最后的布局是: K%1'zSAyK  
                Add 2_ <  
              /   \ 90Jxn'>^  
            Divide   5 `LEk/b1(P  
            /   \ (iIJ[{[H4)  
          _1     3  # G0jMQ  
似乎一切都解决了?不。 l5l:'EY>  
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。 *ukE"Aj  
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。 oIAP dn  
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: QA+qFP  
gmJiKuAL5  
template < typename Right > Xv|~1v%s7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X0* y8"  
Right & rt) const 9@nX 6\ ,  
  { _6;T /_R=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "9Sxj  
} *+vS f7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w(]Q `  
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。 1X.5cl?V  
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。 &D\~-fOGb  
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。 `[0.G0i  
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。 =.#*MYB.l  
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? 9(dbou  
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: .-k\Q} D  
o;7!$v>uK  
template < class Action > LZqx6~]O  
class picker : public Action GE\@mu *pO  
  { 2v0lWO~c7z  
public : N0,.cd]y`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d/k&f5  
  // all the operator overloaded 7N+No.vR.  
} ; uZ&,tH/  
Ia*eb%HG  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6! \a8q'z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _S7GkpoK  
~Yv"=  
template < typename Right > WFocA:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <VS\z(K  
  { U{"&Jj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wo<zvut8  
} m/5:-xL31  
B<T wTv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O%AQ'['  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8sOM%y9M  
79AOvh  
template < typename T >   struct picker_maker  P 1X8  
  { `r & IA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; />S=Y"a/7  
} ; P ^R224R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oC#@9>+@+"  
  { 9s5gi+l_O  
typedef picker < T > result; B8NOPbT  
} ; #G:~6^A  
2VyLt=mdh  
下面总的结构就有了: f*04=R?w7>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H,9e<x#own  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AfpB=3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0.4c|-n  
至此链式操作完美实现。 ]i3 2-8%  
@]" :3  
US 9cuah1/  
七. 问题3 [~,~ e   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y&")7y/uE  
J 6U3}SO=y  
template < typename T1, typename T2 > rLGh>bw#`3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r4D*$H-rR  
  { |_{-hNiz0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y,v*jE  
} Lj6$?(x}  
<?5 ,3`V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: bm*Ell\a.  
C s?kZ %  
template < typename T1, typename T2 > JeU|e$I4>  
struct result_2 dWwh?{n  
  { ^CX=<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q7zg i  
} ; ABvB1[s#  
|Tuk9d4]  
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? ':lADUt  
这个差事就留给了holder自己。 MYFRrcu;  
    R R<92R  
glbU\K> >  
template < int Order > i{?uIb B  
class holder; /\"=egB9  
template <> -&oJ@Aa  
class holder < 1 > >_XRh  
  { B v /]>Z  
public : Rb\M63q  
template < typename T > h1} x2  
  struct result_1 >y#<WB$i  
  { wyeiz7  
  typedef T & result; ;  6Js   
} ; ~]a:9Ev*  
template < typename T1, typename T2 > |f;u5r!^=  
  struct result_2 USy^Y?~ ;  
  { ]f=108|8  
  typedef T1 & result; ^5x\cR  
} ; A6YkoYgC  
template < typename T > Wg9q_Ql  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v>CA A"LH  
  { Z%Q[W}iD  
  return (T & )r; zL$$G,  
} z)I.^  
template < typename T1, typename T2 > `O ?61YUQH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AI}29L3C  
  { fT9$0:eO  
  return (T1 & )r1; PB*m D7"  
} /co^swz  
} ; p"EQ6_f  
gF,9Kv~  
template <> Xn^gxOPM  
class holder < 2 > ZG+8kt!w  
  { }t#uSz^  
public : FWcE\;%yVg  
template < typename T > >/k[6r5  
  struct result_1 c,-3+b  
  { oMk6ZzZ,>  
  typedef T & result; :t+XW`eQR:  
} ; $x#0m  
template < typename T1, typename T2 > ZE863M@.  
  struct result_2 T+7-6y+ d  
  { 4Ynv=G Qz  
  typedef T2 & result; u+"3l@Y#  
} ; \tH^w@j47  
template < typename T > bII pJQ1.[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xg E\q  
  { *o <S{  
  return (T & )r; ' ^L|}e  
} .6z8fjttOC  
template < typename T1, typename T2 > ~{lSc/SP|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D#R5G   
  { qC]6g  
  return (T2 & )r2; P0,@#M&  
} Lq<#  
} ; Ib3n%AG  
1S .~Vh0Q,  
1\K%^<QY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]  }XsP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y5gTd_-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^ur?da9z'  
<WhdQKFf-  
return l(i, j) = r(i, j); .BP@1K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .&fG_(6|  
ErmlM#u  
  return ( int & )i; ;zk& 7P0  
  return ( int & )j; [vCZoG8+>  
最后执行i = j; Q'D%?Vg'  
可见,参数被正确的选择了。 foO /Yc  
W u?A} fH  
!c+,OU[  
EY'kIVk  
lr[U6CJY  
八. 中期总结 2H+!78  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _M[@a6?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p,#t[K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ypyqf55gK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N 0<([B;  
&5k$ v^W5  
HoE@t-S  
tbMf_-g  
U4`6S43ki  
;nS.t_UW.  
九. 简化 V?pqKQL0  
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。 aTXmF1_n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mk*r^k`a  
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: kF{'?R5 w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #_oN.1u57  
  +-*/&|^等 0m8mHJ<&  
2. 返回引用。 t @=*k9  
  =,各种复合赋值等 jUnS&1]MF  
3. 返回固定类型。 R#QOG}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \M$e#^g  
4. 原样返回。 =zaf{0c  
  operator, ol^uM .k%_  
5. 返回解引用的类型。 -;T!d  
  operator*(单目) {yj8LxX^  
6. 返回地址。 \0bao<  
  operator&(单目) $wnK"k%G  
7. 下表访问返回类型。 L TsX{z  
  operator[] EL/~c*a/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  C=k]g  
  operator<<和operator>> s0EF{2<F  
OGA_3|[S   
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。 .AHf]X0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  al#BfcZW  
=17d7#-  
template < typename Left > 0<ze'FbV]  
struct value_return 04o>POR  
  { K14FY2"  
template < typename T > u?Pec:3%  
  struct result_1 [2~^~K  
  { d`eX_]Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b({K6#?'[  
} ; ,oin<K  
:`jB1rI  
template < typename T1, typename T2 > goa@ e  
  struct result_2 +)J;4B  
  { kJP` C\4}f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nr*nX  
} ; yzH(\ x  
} ; 3haR/Y N  
)~> C1<  
d2~*fHx_!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =qWcw7!"  
A-6><X's6  
下面我们来剥离functor中的operator() ./7*<W:  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  m[>pv1o  
s:O8dL /  
return l(t) op r(t) 4DwQ7KX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p+.xye U(  
return op l(t) I-glf?F)  
return op l(t1, t2) ?R!?}7  
return l(t) op eE=}^6)(*  
return l(t1, t2) op ;#)vw;XR  
return l(t)[r(t)] RA_gj lJi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D(X:dB50@  
_n~[wb5J  
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: %tK^&rw%  
单目: return f(l(t), r(t)); `T#Jiq E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7M.TLV!f]  
双目: return f(l(t)); A )q=.C#e  
return f(l(t1, t2)); f)_k_<  
下面就是f的实现,以operator/为例 g6D7Y<}d  
uUIjntSF(  
struct meta_divide GEs5@EH  
  { ?S8_x]E  
template < typename T1, typename T2 > p~A6:"8s`=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h 2QJQ|7a  
  { N9S?c  
  return t1 / t2; >2^|r8l5  
} C CDO8  
} ; QAxR'.d  
J/k4CV*li(  
这个工作可以让宏来做: '=V1'I*  
S%6V(L|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eaWK2%v  
template < typename T1, typename T2 > \ Z@ dS,M*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hY(q@_s  
以后可以直接用 #qcF2&a%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c,,(s{1  
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 -s_=4U,  
(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。。。) zcE` .)y  
p|`[8uY?  
K%@#a}kRb  
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 Ib}~Q@?2  
IM(=j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D:56>%y@  
class unary_op : public Rettype M>rertUR  
  { cT.8&EEW  
    Left l; L?&Trq7i  
public : df R?O#JPU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?y|8bw<  
CkeqK  
template < typename T > |h 3`z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :c3'U_H^  
      { p5V.O20  
      return FuncType::execute(l(t)); [+3~wpU(p  
    } krSOSW J  
dXMO{*MF{H  
    template < typename T1, typename T2 > "8R\!i.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _08y; _S  
      { b/g~;| <  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XTKAy;'5  
    } k%K\~U8"  
} ; UNhM:!A  
# n\|Q\W  
)uK Tf=;  
同样还可以申明一个binary_op VD0U]~CWR  
b|-7EI>l9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _s~F/G`iT  
class binary_op : public Rettype +*=?0\  
  { dz"HO!9  
    Left l; #+SdX[ N  
Right r; 5X}OUn8  
public : & m~   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d$<1Ma}  
15Vo_ wD<y  
template < typename T > 'Im&&uSkr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Epm%/ {sHV  
      { &B@qb?UE1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )#0Llx!  
    } wpepi8w,  
$E35 W=~)  
    template < typename T1, typename T2 > ;Ebpf J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &^JYIRn1\  
      { ibxtrt=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NVG`XL  
    } IEQ6J}L  
} ; 12S[m~L%  
&Tn7  
40Z/;,wp{  
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 *rmwTD"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U\`yLsKvH`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q,fk@GI'2  
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。 =G-u "QJ6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E|BiK  
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。。。 eSA%:Is.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /GU%{nT  
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) H\RuYCn2G  
下面是修改过的unary_op F^}n7h=qk  
$-R9J6NN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z! DD'8r>  
class unary_op  j.vBld  
  { w*qmC<D$A  
Left l; I3D#wXW  
  //H3{^{  
public : ba"a!#wA  
nyr)d%I{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1`I#4f  
Oo`b#!L  
template < typename T > ealh>Y  
  struct result_1 [0-zJy|,  
  { Jm {~H%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R:FyCT_,  
} ; *l\vqgv.Z  
zP;1mN  
template < typename T1, typename T2 > x|IG'R1:Y  
  struct result_2 $C?G7Vs  
  { WA79(B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G)wIxm$?0  
} ; "K$ y(}C  
\`:LPe  
template < typename T1, typename T2 > y1zep\-D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ea2&7  
  { dL!K''24{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KqT~MPl  
} oO)KhA?y  
D:Y `{{  
template < typename T > l5d> YTK+5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,wlSNb@'  
  { >`'>,n |  
  return OpClass::execute(lt(t)); )gq(  
} dk9nhS+faJ  
Ch9A6?=Hj8  
} ; q{t"=@lX01  
`O/RNMaC  
m K@a7fF?  
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 v__;oqN0  
好啦,现在才真正完美了。 dj0`Q:VZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: *cn#W]AE  
v^_<K4N`  
template < typename Right > 5cE!'3Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )iG+pP@.@  
  { K\GIh8L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5"JnJH  
} x uDn:  
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。 e`Z3{H}  
YJ{d\j  
wOp# mT  
XT5Vo  
SY}iU@xo  
十. bind "yCek  
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。 A*:(%!  
先来分析一下一段例子 |fk,&5s  
@9rmm)TZ  
NX*9nwp^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Eh)VU_D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "rA: ;ntz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fJ3qL# '  
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。 YMx zj  
我们来写个简单的。 ;Q.g[[J/p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {@u}-6:wAT  
对于函数对象类的版本: m 5NF)eL  
;,h*s, i  
template < typename Func > IBzHXa>75  
struct functor_trait ptmPO4f  
  { Ueyt}44.e2  
typedef typename Func::result_type result_type; Q nqU!6k@  
} ; +C)auzY7N  
对于无参数函数的版本: =`X ;fz  
3&@MZF&  
template < typename Ret > AOaf,ZF 8  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  N>Pufr  
  { \g}FoN&  
typedef Ret result_type; g/q$;cB  
} ; EN%Xs578  
对于单参数函数的版本: 32IN;X|  
8&=+Mw  
template < typename Ret, typename V1 > 5W!E.fz*T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6zLz<p?  
  { CW=-@W7  
typedef Ret result_type; EtH)E)  
} ; "A:wWb<m  
对于双参数函数的版本: I$`Vw >  
~5wCehSb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7}r!%<^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `q exEk@S  
  { ZX.VzZS  
typedef Ret result_type; % KY&E>^  
} ; 6iFd[<.*j  
等等。。。 b['TRYc=:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ):+H`Hcm  
{Pg7IYjH  
template < typename Func > V]PTAhc  
struct func_return )vS## -[_  
  { A?;/]m;  
template < typename T > rDYq]`  
  struct result_1 o0wep&@  
  { w'5~GhnP+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m`9)DsR N  
} ; %'* |N [  
,oP-:q!PC  
template < typename T1, typename T2 >  aG\m 3r  
  struct result_2 ~pj9_I  
  { L#u6_`XJ+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -lMC{~h\(S  
} ; nwN<Q\]S  
} ; KX<RD|=  
jVRd[  
X2i<2N*@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eS@RA2  
mc(&'U8R0I  
template < typename Func, typename aPicker > YQN=.Wtc  
class binder_1 \lR~!6:  
  { =WEfo;  
Func fn; ;gm){ g  
aPicker pk; &r<<4J(t  
public : 8`VMdo9  
>uOc#+5M.  
template < typename T > v& XG4 &  
  struct result_1 K)Db3JIIk  
  { fJE ki>1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ooZ7HTP|  
} ; $z mES tcm  
2z[Pw0#V  
template < typename T1, typename T2 > o JA58/  
  struct result_2 $LRFG(  
  { &7DE$ S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;5Sr<W\:;  
} ; 5Ij_$a  
*=/XlSWF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7FDraEr#f  
T>uLqd{hH  
template < typename T > ?>o39|M_w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z=F=@<!  
  { Wt3\&.n  
  return fn(pk(t)); 6!"15dPN  
} NM8 F  
template < typename T1, typename T2 > Z@ws,f^e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v8%]^` '  
  { i ^IvT  
  return fn(pk(t1, t2)); s\jLIrG8  
} 6:EO  
} ; 7GP?;P  
<01B\t7  
ufR |  
一目了然不是么? `P z !H  
最后实现bind Y*}Sq|y  
e2*^;&|%  
C6P6hJm  
template < typename Func, typename aPicker > [U jbox  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |\_O8=B%  
  { 7>ODaj   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;c>Yr ?^  
} kcYR:;y  
M}5C;E*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 THu a?,oyW  
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。 7k$8i9#  
}dXL= ul  
十一. phoenix v%FVz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lpp'.HTP  
,DE%p +q  
for_each(v.begin(), v.end(), -%N (X8  
( tRv#%>fj  
do_ XW#4C*5?d  
[ []2GN{m  
  cout << _1 <<   " , " z H \*v'  
] e.jgV=dT-  
.while_( -- _1), !J71[4t  
cout << var( " \n " ) p~mB;pZ%;  
) 1_p'0lFe  
); [MEa@D<7N  
vv8$u3H  
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: ( ~OwO_|3  
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 uVO9r-O8p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JV/,QWar  
那么我们就照着这个思路来实现吧: { &qBr&kg  
b R6bS7$  
f/c}XCH_h  
template < typename Cond, typename Actor > |(V%(_s  
class do_while Ml3F\ fAW  
  { ^4fkZh  
Cond cd; ;,A\bmC  
Actor act; ;I7Z*'5!  
public : ;4_n:XUgo;  
template < typename T > ~J2Q0Jv  
  struct result_1 9qW,I|G  
  { aH$~':[93  
  typedef int result_type; :qZ^<3+:  
} ; qQ_B[?+W  
vK{K#{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "_l[4o[D  
0PfFli`2;  
template < typename T > +|?c_vD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |s^ar8)=)  
  { vLke,MKW  
  do fU}w81oe  
    { i!HGM=f  
  act(t); Lf-8G5G  
  } #SXXYh-e  
  while (cd(t)); 4|e#b(!  
  return   0 ; Ov|j{}=L=9  
} b?^n'0  
} ; w#1dO~  
t}tKm  
4Klfnki  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QXz!1o+"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  @bx2=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zXD@M{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x -!FS h8q  
下面就是产生这个functor的类: ?gtkf[0B|  
fkG8,=  
,J^Op   
template < typename Actor > /LD*8 a  
class do_while_actor <D^x6{}  
  { %;5hHRA  
Actor act; H5AY6),  
public : OS 6 )`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s7e'9Bx  
6)$_2G%Zq  
template < typename Cond > <H)@vW]_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ws=TR  
} ; }B- A*TI<h  
Dpd$&Wr0Y  
qWFg~s#+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cTnbI4S;  
最后,是那个do_ Y'5ck(  
LZVO9e]  
x\DkS,O  
class do_while_invoker ' 7A7HDJ  
  { _#O?g=1  
public : FCWphpz  
template < typename Actor > (Gn[T1p?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7q2YsI  
  { .T|NB8 rS  
  return do_while_actor < Actor > (act); xD=D *W  
} =/;_7|ssd  
} do_; JdHc'WtS!|  
,gvX ~k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !D3}5A1,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D:(f"  
最后来说说怎么处理break和continue >DRs(~|V#  
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。 vFOv IVp  
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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