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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ``kiAKMy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Eo 5p-  
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, _) k=F=  
3 GmU$w  
[g`9C!P-G  
s%z\szd*  
  class filler A&*lb7X  
  { )XV|D  
public : ,X25-OFZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,V'+16xW  
} ; izy7. (.a  
Tqz{{]%j~$  
:# s 6,  
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: ^2%_AP0=  
Cx2s5vJX4p  
,*$L_itL  
?$i`K|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f4YcZyBGv  
^BIB'/Kh)  
[y-0w.V=oE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JwG$lGNJ  
S&_Z,mT./  
`T7gfb%1-3  
4Xi _[ Xf  
二. 战前分析 S+Z_Qf  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 GEj/Z};;[b  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \ofWD{*j  
1;?n]L`T  
JX8Hn |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zz}Wg@&  
  /* --------------------------------------------- */  >Eg/ir0  
vector < int *> vp( 10 ); t0h @i`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nI7G"f[%r;  
/* --------------------------------------------- */ Sm-gi|A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gw' uY$  
/* --------------------------------------------- */ DjY&)oce(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z(b0U6)qQ  
  /* --------------------------------------------- */ j3 ,6U jlU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rDFD rviW_  
/* --------------------------------------------- */ Y5?*=eM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s\2t|d   
VM=A#}  
uJ<n W%}  
lVF}G[B  
看了之后,我们可以思考一些问题: "#1KO1@G  
1._1, _2是什么? V'?bZcRr~  
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。 *`$Y!uzG:\  
2._1 = 1是在做什么? ]S;^QZ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H8.Aq\2S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 J&Ig%&/  
g$ bbm}6S  
le60b@2G0  
三. 动工 S.&=>   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =j#1H I=Fe  
[&12`!;j  
l2H-E&'=  
JrlDTNJj'  
template < typename T > 4M4Y2f BH  
class assignment DP{kin"4I  
  { K8`Jl=}z%&  
T value; [ u7p:?WDW  
public : F/,K8<|r>  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4)MKYhm  
template < typename T2 > =)_9GO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A+Uil\%  
} ; *nJy  
mp]}-bR)  
GF 4k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s zBlyT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S}L$-7Ct  
r:pS[f|4\  
Mbbgsy3W  
`! ~~Wf'  
  class holder v:/+Oz Y  
  { JxI\ss?O  
public : ^6R Sbi\  
template < typename T > 1eQfc{[g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UQ]WBS\  
  { 6zv-nMZc  
  return assignment < T > (t); 6&,n\EXF  
} me-Tv7WL  
} ; .Ukejx  
A"|y<  
 l Ozi|  
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: zgre&BV0q  
obA}SF  
  static holder _1; Cka&b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .*N]SbU<8  
t!}QG"ma  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #?=?<"*j  
而不用手动写一个函数对象。 yTt,/+I%gJ  
\l)Jb*t  
EFpV  
$ZnLYuGb  
四. 问题分析 Pn?Ujjv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *B<Ig^c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7oUecyoj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kp F")0qr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %DyukUJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >fZ N?>`  
`N;}Gf-'  
五. 问题1:一致性 YY{0WWua  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^eF%4DUC;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]rwHr;.  
`Wc"Ix0  
struct holder ZiR },F/  
  { z= \y)'b  
  // n*(9:y=l1  
  template < typename T > U(xN}Y ?  
T &   operator ()( const T & r) const RLy2d'DS  
  { 0}LB nV  
  return (T & )r; ~!V5Ug_2  
} =f48[=  
} ; 9E`WZo^.  
LWH(b s9U  
这样的话assignment也必须相应改动: Kjw==5)}  
Myj 5qh  
template < typename Left, typename Right > 5(9SIj^O  
class assignment 8{0=tOXx{  
  { FYwMmb ~3  
Left l;  Tt;h?  
Right r; l]g /rs  
public : \\ZR~f!<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rgstk/1  
template < typename T2 > TRLz>mQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -4 *94<  
} ; :?uUh  
dUt$kB  
同时,holder的operator=也需要改动: rC !!X  
@=i- *U  
template < typename T > N@qP}/}8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <@F.qMl  
  { bQ%6z}r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ig-V^P  
} `(- nSQ  
Np2I*l6W  
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。 ,Yp+&&p.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8m prK`p  
&*Sgyk o`  
return l(rhs) = r; c+BD37S  
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。 E O.Se9ux  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f`;y "ba  
i}tBB~]  
template < typename Tp > TTYM!+T  
class constant_t X mmb^2I  
  { ,(&p "O":  
  const Tp t; >Bw<THx  
public : x]6-r`O7r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |\}&mBR  
template < typename T > w"PnN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f6of8BOg  
  { b(E}W2-t  
  return t; W?>C$_p C  
} [TW?sW^0  
} ; GgU8f0I  
KF.O>c87&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c*m7'\  
下面就可以修改holder的operator=了 mp'Z.4  
Yg<L pjq5X  
template < typename T > Ri   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #oYPe:8|m  
  { 6D\$K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B5A/Iv)2  
} w$)NW57[|  
C {*' p+f  
同时也要修改assignment的operator() {+3 `{34e  
h]+UK14m  
template < typename T2 > *jf%Wj)0M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 21T#NYfew  
现在代码看起来就很一致了。 *+ i1m `6Q  
Y:?cWO  
六. 问题2:链式操作 }O + a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )X2 /_3  
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。 jW8,}Xs  
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。 ShIJ6LZ  
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。 ?5IF;vk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !=3Ce3-  
w *pTK +  
template < typename T > sBq-"YcjR  
struct result_1 '5)PYjMnH  
  { m{w'&\T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BNw};.lO  
} ; f 0|wN\  
?~:4O}5Ax  
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: uGc0Lv4i/  
1PN!1=F}  
template < typename T > 3|0wD:Dy  
struct   ref ?Tlt(%f  
  { tH)fu%:p  
typedef T & reference; <G_71J`MLC  
} ; U[R[VY7  
template < typename T > @* <`*W  
struct   ref < T &> '8"nXuL-  
  { <-h[I&."  
typedef T & reference; Z}AhDIw!G  
} ; &v/>P1Z G  
 ?8/T#ox  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iAr]Ed"9|  
yno X=#`  
template < typename T > 5-RA<d#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %HD0N&  
  { Y-s6Z \  
  return l(t) = r(t); Yh["IhjR  
} E)iX`Xq|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。 g7;OZ#\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XOoz.GSQ  
\v _R]0m\  
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 VeipM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R xA:>yOPn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v&)G~cz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0t?g!  
最后的布局是: @s|G18@  
                Add Y'+mC  
              /   \ GboZ T68  
            Divide   5 [y&uc  
            /   \ <dKHZ4  
          _1     3 7NMy1'-q  
似乎一切都解决了?不。 }3/|;0j$  
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。 6n:oEXM>  
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。 +7 mUX  
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: ELZ@0,  
@x@wo9<Fc  
template < typename Right > $YiG0GK<"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tPb<*{eG  
Right & rt) const )E*-  
  { 2@Zw#2|]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aQj"FUL  
} "uP~hFA7M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _/NPXDL  
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。 ?BR Z){)  
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。 2t;3_C  
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。 E^B3MyS^^  
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。 e8 c.&j3m  
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? %F87"v~  
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: T}jW,Ost  
MP p    
template < class Action > |)OC1=As  
class picker : public Action #!C|~=  
  { 5^N y6t  
public : OyQ[}w3o|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s{:Thgv,9  
  // all the operator overloaded |*g\-2j{  
} ; u`"Y!*[ -  
~g}blv0q+B  
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。 lXRB"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: MM*9Q`cB  
E <N%  
template < typename Right > ]Na;b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EY@KWs3"H  
  { ^ f[^.k$3d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y/>Nx7C0=2  
} BKK@_B"  
mGo NT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I9h{fB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 qOAhBZ~  
#V.u[:mO  
template < typename T >   struct picker_maker XEUS)X)  
  { qga\icQr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rAk;8)O$  
} ; Rl'xEtaN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xLP8*lvy  
  { W~5gTiBZ]  
typedef picker < T > result; & j*Ylj}  
} ; s >k4G  
%reW/;)l{  
下面总的结构就有了: zVis"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。 P]7s1kgaS  
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。 ^97[(89G9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ky*xAx:  
至此链式操作完美实现。 [$M l;K  
Yc5<Y-W  
Pk5 %lu  
七. 问题3 ;x&3tN/I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~ujg250.L  
212 =+k  
template < typename T1, typename T2 > X7SSTcA   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 88}04  
  { 2<*Yq 8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mhF@S@  
} _)~|Z~  
xR;z!Tg)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )>]SJQ!k  
@h5Q?I  
template < typename T1, typename T2 > m|[cEZxHB  
struct result_2 }mS Q!"f:  
  { ltHuN;C\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n.A*(@noe  
} ; xOZvQ\%  
7o-}86x#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? bBQHxH}vi  
这个差事就留给了holder自己。 9lX[rBZ  
    <#~n+,  
R%JEx3)0m  
template < int Order > USXPa[  
class holder; BT(G9 Pj;  
template <> hP/uS%X   
class holder < 1 >  <JZa  
  { yCv"(fNQ  
public : FWo`oJeN  
template < typename T > &A^2hPe}  
  struct result_1 7>gW2 m  
  { Si|8xq$E;  
  typedef T & result; 7A  
} ; AI .2os*  
template < typename T1, typename T2 > >Lz2zlZI  
  struct result_2 pe+m%;nzR  
  { |\]pTA$2  
  typedef T1 & result; /sl#M  
} ; TSsx^h8/  
template < typename T > "?YpF2pD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'IER9%V$  
  { wDs#1`uTq  
  return (T & )r; ~'):1}KN]  
} 'v@1_HHW\  
template < typename T1, typename T2 > ;e~K<vMm;y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o#IWH;ck.  
  { vw` '9~  
  return (T1 & )r1; 3iiOxg?j  
} * =O@D2g0  
} ; gKb5W094@  
*oIKddZh  
template <> s'@@q  
class holder < 2 > dRTpGz  
  { b;I!Cy D  
public : Bc#6mO-  
template < typename T > +Jc-9Ko\c;  
  struct result_1 '`p0T%w  
  { vaZ?>94  
  typedef T & result; BimM)4g  
} ; y)Lyo'`  
template < typename T1, typename T2 > ,]?l(H $x'  
  struct result_2 ? oGmGKq  
  { EtB56FU\  
  typedef T2 & result; y] ~X{v  
} ; 8\Eq(o}7  
template < typename T > 7M9s}b%?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3*b!]^d:D  
  { &S# bLE  
  return (T & )r; ~ K|o@LK  
} %P]-wBJw  
template < typename T1, typename T2 > +z\O"zlj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .]Z,O>N  
  { $E@ke:  
  return (T2 & )r2; o6 [i0S  
} ;Y16I#?;Kh  
} ; t,;b*ZR  
2qkC{klC^M  
dnTXx*I:  
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> >。 ?rV c}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7h/{F({r=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o=(>#iVM  
[ \Aor[(  
return l(i, j) = r(i, j); 0 .p $q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;d  >  
kC[nY  
  return ( int & )i; jfrUOl'l  
  return ( int & )j; KBGJB`D*  
最后执行i = j; O~&l.>??  
可见,参数被正确的选择了。 k)USLA  
r,dxW5v.  
^A$~8?f  
^SRa!8z$W  
z'X_ s.9F  
八. 中期总结 :ui1]its4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: x]U (EX`t$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kL qFh<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ljxn}):[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'lNl><e-  
7f td2lv  
X]*W +  
B[MZ Pv)  
9uREbip  
u]c nbm  
九. 简化 Cj):g,[a  
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。 I@q>ES!1H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `0Q:d'  
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: 7+u%]D!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OiY2l;68  
  +-*/&|^等 0?t!tugG  
2. 返回引用。 _>:g&pS/  
  =,各种复合赋值等 P-`^I`r  
3. 返回固定类型。 osX23T~-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YKvFZH)  
4. 原样返回。 I_ .;nU1xA  
  operator, "WYcw\@U  
5. 返回解引用的类型。 5tl}rmI`  
  operator*(单目) Fk(0q/b  
6. 返回地址。 z_l3=7R  
  operator&(单目) [l5 "'{x  
7. 下表访问返回类型。 ?\F,}e  
  operator[] l7J_s?!j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p N]Hp"v  
  operator<<和operator>> )x|BY>  
|:r/K  
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。 |I+E`,n"b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y!!+IeReS  
Q84KU8?d  
template < typename Left > W{m0z+N[B  
struct value_return N<>dg  
  { Pe wPl0  
template < typename T > X7c*T /  
  struct result_1 Yhw* `"X  
  { khv!\^&DD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X-{:.9  
} ; D#t5*bwK  
|f?C*t',  
template < typename T1, typename T2 > Em"X5>;4  
  struct result_2 Eq<#pX6  
  { f|^f^Hu:{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b);}x1L.T  
} ; Gj_b GqF8}  
} ; D[#\Y+N  
MM8)yCI  
l*:p==  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S8)awTA9  
 B-gr2-  
下面我们来剥离functor中的operator() 3MzY]J y(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M7> \Qk  
iRVLo~  
return l(t) op r(t) !yI)3;$*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7:j #1N[p  
return op l(t) z"O-d<U5  
return op l(t1, t2) M{4_BQ4$  
return l(t) op G<dXJ ]\\  
return l(t1, t2) op v/haUPWF\  
return l(t)[r(t)] |B`tRq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Go67VqJr  
SA7,]&Zb  
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: HYH!;  
单目: return f(l(t), r(t)); ?3Fo:Z`@F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4#YklVm  
双目: return f(l(t)); si;]C~X*  
return f(l(t1, t2)); d?P aZz{4  
下面就是f的实现,以operator/为例 2Ls<OO  
t]o gn(  
struct meta_divide l&A`  
  { :gVjBF2  
template < typename T1, typename T2 > Ji[w; [qL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g:clSN,  
  { '~cEdGD9H  
  return t1 / t2; gPi_+-@  
} %% >?<4t  
} ; ZF/KV\Ag)  
.eAC!R  
这个工作可以让宏来做: I(CI')Q  
,i,=LGn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nJya1AH;  
template < typename T1, typename T2 > \ Z7/dRc   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {LeEnh-  
以后可以直接用 %dU}GYL_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /YbL{G )j}  
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 eBV{B70k  
(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。。。) w8i!Qi#y5D  
GT.^u#r  
5xHiq &d.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 ckk[n  
7GUJ&U) J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?:nZv< x  
class unary_op : public Rettype !T~d5^l!  
  { #50)DwD  
    Left l; }sU\6~  
public : KV*:,>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z Y|g#V-  
"p{ '984r<  
template < typename T > ;Z_C3/b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eQx"nl3U%  
      { #c>MUC(?s:  
      return FuncType::execute(l(t)); h<.[U $,  
    } bSghf"aN  
,lJ6"J\8.  
    template < typename T1, typename T2 > ,f+5x]F?m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jQ)>XOok  
      { TH!8G,(w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pQY>  
    } Q2NnpsA^6  
} ; 's?Fip  
Fzs'@*  
Snu;5:R  
同样还可以申明一个binary_op &^_(xgJL  
 ^gyp- !  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i 8Xz  
class binary_op : public Rettype `yZZP   
  { o z{j2%  
    Left l; BfT,  
Right r; Z5L1^  
public : ELF`u WG E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bl?%:qb.V  
)^Pvm  
template < typename T > }YP7x|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :(`>bY  
      { Ne7{{1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); })lT fy  
    } YX VJJd$U  
3{:<z 4>{  
    template < typename T1, typename T2 > f](uc(8Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :5{@*  
      { k)V%.Eobf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U]0)$OH5e  
    } Z3>xpw G  
} ; ~+egu89'TU  
jYX9; C;J  
OX/.v?c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7$W;4!BN*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .p(l+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zw][c7%  
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。 6.s?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dMmka  
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。。。 -Q PWi2:k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N"RYM~c7  
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) K]!u@I*K"  
下面是修改过的unary_op  'Q>z**  
psX%.95Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G=HxD4l  
class unary_op NJf(,Mr*|  
  { RIEv*2_O  
Left l; 1bZiPG{  
  |cGeL[  
public : #S%Y; ilq  
vj&5`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]Y&)98  
|;9 A{#zM  
template < typename T > !u { "] T:  
  struct result_1 C'czXZtn  
  { nQ17E{^pR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <yI,cM<c  
} ; !LIfeL.4h  
(}1v^~FXj  
template < typename T1, typename T2 > `m 3QT3B  
  struct result_2 +^DRto=  
  { +1Rr kok  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w;@25= |  
} ; /rxltF3  
ZoON5P>  
template < typename T1, typename T2 > cia-OVX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qD;v/,?  
  { ,r 2VP\hLh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V.Ba''E7  
} ]vQ?]d?>a  
$7n#\h  
template < typename T > iSr`fQw#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ivt} o_b*  
  { r7"Au"  
  return OpClass::execute(lt(t)); dH2]ZE0V  
} 'uf2 nUo  
i<wU.JX&h  
} ; 3P#+) F~  
{ w8 !K  
@?3vRs}h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0^}'+t,lc  
好啦,现在才真正完美了。 ri<'-wi  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q5y q"/=[a  
2rO)qjiH  
template < typename Right > jemx ky  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L)/6kt=  
  { GL 5^_`n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4", )zDk  
} nEd M_JPv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4Hml.|$  
chO'Q+pw  
V9zywM  
b ~/Wnp5  
E#<7\ p>  
十. bind bk7^%O>  
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。 CO:*x,6au  
先来分析一下一段例子 ..jq[(;N  
Mr=}B6`  
: 'd76pM-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Mu'^OX82  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |7QVMFZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hGed/Yr  
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。 66~e~F}z  
我们来写个简单的。 6%ZHP?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }c` ?0FQ  
对于函数对象类的版本: *MYt:ms  
WYwzo V-  
template < typename Func > 3VcT7y*{P  
struct functor_trait r7Nu>[r5  
  { /B,B4JI)/  
typedef typename Func::result_type result_type; v#<\:|XAg  
} ; @A [)hk&(R  
对于无参数函数的版本: _YH<YOrMh  
g|ql 5jW  
template < typename Ret > ZR/R'prW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |x d@M-ln  
  { 09R,'QJ|  
typedef Ret result_type; gf0PMc3l  
} ; gI)w^7Gi  
对于单参数函数的版本: EkRdpiLB  
f\h%; X  
template < typename Ret, typename V1 > o-SRSu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i^je.,Bi  
  { tgO+*q5B  
typedef Ret result_type; J#6LSD@ (O  
} ; RI (=HzB  
对于双参数函数的版本: 4JGE2ArR  
%S{o5txo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U:qF/%w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X!T|07#c  
  { oz%h)#;  
typedef Ret result_type; n<{aPLQ  
} ; H \r`7  
等等。。。 'To<T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yrO?Np  
"YuZ fL`bb  
template < typename Func > b![t6-f^z  
struct func_return Qn *6D  
  { xC)7eQn/R  
template < typename T > !\aV 0,  
  struct result_1 Y.E?;iS  
  {  q4_**  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /M 0 p_4  
} ; AvZXRN1:'  
!{IC[g n  
template < typename T1, typename T2 > Z%Vr+)!4  
  struct result_2 =Wj{]&`  
  { b 1cd&e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cq gJ  
} ; _=uviMuE  
} ; {&uT3*V1  
H]BAW *}  
# 2d,U\_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j?( c}!}  
ja?s@Y}-9s  
template < typename Func, typename aPicker > \F[n`C"Is  
class binder_1 4*iHw+%mq  
  { 02,W~+d1  
Func fn; GN0duV  
aPicker pk; N50fL  
public : 6Hda]y  
2@fa rx:  
template < typename T > (X*9w##x(  
  struct result_1 pOKeEW<q  
  { "i&fp:E0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ym'7vW#~  
} ;  *=TYVM9  
(oF-O{  
template < typename T1, typename T2 > mdaYYD=c%  
  struct result_2 ":V%(c  
  { n_J5zQJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r( M[8@Nz  
} ; BO"qD[S  
X CzXS.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l/M[am  
! j{CuA/  
template < typename T > YIO.yN"0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7x(v?  
  { pD[pTMG@$  
  return fn(pk(t)); $D}"k!H  
} k&!6fZ)  
template < typename T1, typename T2 > /eb-'m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @C=m?7O98  
  { fQO ""qh  
  return fn(pk(t1, t2)); RbKwO} z$q  
} js -2"I  
} ; 1U'ZVJ5bpK  
W/=7jM   
%W&1`^Jl  
一目了然不是么? m d_g}N(C  
最后实现bind ~XKZXGw  
Td&d,;  
Ok,HD7  
template < typename Func, typename aPicker > >9MS" t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ++0rF\&  
  { ZL,8,;]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :T5A84/C  
} "|hlDe<  
E?_ zZ2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Cx,-_  
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。 TA|s@T{  
5aG5BA[N  
十一. phoenix 5D L,U(Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~?d>fR:X  
'-.wFB;  
for_each(v.begin(), v.end(), 9(Jy0]E~  
( 1fRP1  
do_ w&5/Zh[~~L  
[ q~M2:SN@X  
  cout << _1 <<   " , " Mt=R*M}D0  
] r>O|L%xpv  
.while_( -- _1), @h9K  
cout << var( " \n " ) fbV@=(y?  
) ^e%k~B^  
); 1yS&~ y?a  
-K^41W71  
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: wPgDy  
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 e=L*&X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }1@E"6kF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: USFg_sO  
QF&6?e06p0  
8i[LR#D)  
template < typename Cond, typename Actor > Pk:zfC?4  
class do_while SBL+e]P  
  { #C x%OIi[f  
Cond cd; O2lIlCL  
Actor act; #j.FJFGX  
public : Eu4 &-i  
template < typename T > y!5:dvt  
  struct result_1 u(Rk'7k  
  { R\y'_S=#a  
  typedef int result_type; =x#&\ui  
} ; Z'ao[CG  
 p[Hr39o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u>}zm_  
cd&B?\I  
template < typename T > ONfyYM?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j%WY ,2P  
  { OfJd/D  
  do K:a3+k d  
    { ll2Vk*xs  
  act(t); }<&d]N  
  } 8t=3  
  while (cd(t)); yKlU6t&` G  
  return   0 ; .l=p[BI  
} `-u7 I  
} ; 67?n-NP  
)ji@k(x27q  
gb(#DbI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -%i#j>  
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。 ` yYvYc  
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。 s-%J 5_d f  
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。 3sb 5E]P  
下面就是产生这个functor的类: 3(o7co-f  
V]m^7^m3  
MX?}?"y  
template < typename Actor > ]) =H  
class do_while_actor -$9~xX  
  { SBz/VQ  
Actor act; BCBUb  
public : =Sa~\k+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #@E(<Pu4`  
D$$3fN.iEL  
template < typename Cond > 1\IZcJ {  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B*2{M  
} ; 8m|x#*5fQl  
P8IRH#ED  
K.%z;( U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W8VO)3nmD  
最后,是那个do_ M/l95fp   
2^J/6R$  
^Eu_NUFe  
class do_while_invoker ey*,StT5a  
  { wR(ttwxK3  
public : umryA{Ps  
template < typename Actor > \QiqcD9Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GBW 7Y  
  { soDfi-2o3  
  return do_while_actor < Actor > (act); {o {#]fbO%  
} v=>3"!*  
} do_; 0S_Ra+e  
gkLr]zv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tpE3|5dZF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9T/<x-FD  
最后来说说怎么处理break和continue bje' Oolc  
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。 ON NW.xHp  
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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