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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o@3B(j;J`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E0YU[([G  
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, )b92yP{  
\f"1}f  
*S4aF*Qk  
TKOP;[1h  
  class filler 1Nj=B_T  
  { 6V2j*J  
public : qlUzr.^-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EwQae(PpA  
} ; :B.G)M\  
fhRjYYGI  
Q#pnj thM  
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: h<% U["   
~<,Sh~Ana.  
H&bh<KPMh  
7/"@yVBW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6m[9b*s7  
oLS7`+b$  
a#y{pT2 b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dB3N%pB^  
%S`ik!K"I  
~ziexZ=N  
E >}q2  
二. 战前分析 S+ebO/$>  
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。 {ma;G[!  
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 4SR(->@  
g 1@wf  
a,n93-m(m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jNc<~{/  
  /* --------------------------------------------- */ GNU;jSh5  
vector < int *> vp( 10 ); s;1e0n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sPCMckt  
/* --------------------------------------------- */ |>2: eH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )gXTRkmw  
/* --------------------------------------------- */ _~A~+S}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DYRE1!  
  /* --------------------------------------------- */ 6Z8l8:r-6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _z8;lt   
/* --------------------------------------------- */ fsvYU0L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %v4ZGtKC@  
Tpzw=bC^  
wmYvD<  
31}W6l88c  
看了之后,我们可以思考一些问题: Qra>}e%*  
1._1, _2是什么? &{W^W8,%  
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。 4seciz0?  
2._1 = 1是在做什么? f#P_xn&et  
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。 x?L hq2  
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。 O2v.  
5pJ*1pfeo  
L~eAQR  
三. 动工 l1<?ONB.#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GwQn;gkF  
$]*d#`Sy{%  
<xlm K(  
Mm#[&j[Y  
template < typename T > |ym%| B  
class assignment tcA;#^jc  
  { U3F3((EYJ  
T value; ^~l  $&~  
public : maDz W_3  
assignment( const T & v) : value(v) {} *#2Rvt*Ox  
template < typename T2 > z*LiweR-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hZN<Yd8:  
} ; io4aYB\  
&Rp"rMeW  
;+`uER  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e<5Y94YE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xvDI 4x&  
uvB1VV4  
,%hj cGX11  
w^o }E)O  
  class holder <*Y'lV  
  { GBbhar},g  
public : DB@EVH  
template < typename T > ]0/p 7N14  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]MAT2$"le  
  { I KcKRw/O$  
  return assignment < T > (t); ;fGx;D  
}  (M`|'o!  
} ; Ro r2qDF  
HarFE4V  
R0<< f]  
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:  U:|H9+5  
ut5yf$%  
  static holder _1; BXhWTGiG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VPd,]]S5(  
G$5m$\K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]W) jmw'mo  
而不用手动写一个函数对象。 \+Y!ILOI  
m;/i<:`  
FFe) e>bH  
SLoo:)  
四. 问题分析 \FifzKA  
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。 DJP 6TFT&G  
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。 g-@h>$< 1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h^M^7S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @J vZ[T/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]}2Ztr)zZ  
nY^Nbh0  
五. 问题1:一致性 d 4O   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Fu)Th|5GZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ax@H"d&  
7co`Zw4}g  
struct holder nb+m.X  
  { <k]qH-v4  
  // 8(xw?|D7  
  template < typename T > J70D+  
T &   operator ()( const T & r) const >o[|"oLO  
  { (wA?;]q(  
  return (T & )r; U:lv^ QPG  
} o^ h(#%O  
} ; _V@P-Ye  
.nZ3kT`  
这样的话assignment也必须相应改动: qY(:8yC36  
b3U6;]|x  
template < typename Left, typename Right > X\sm[_I  
class assignment +LzovC@^  
  { `6Hf&u<  
Left l; XDLEVSly7  
Right r; c> G@+  
public : kh?. K#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9 P"iuU  
template < typename T2 > 2)\vj5<~$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Vxh.<b6&'  
} ; h~miP7,c<u  
$TG?4  
同时,holder的operator=也需要改动: 'sU)|W(3U  
)5yj/0oT  
template < typename T > Iql5T#K+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0kLEBoOh  
  { |E|6=%^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9]$`)wZ  
} p`>d7S>"  
h<3p8eB  
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。 ]T^ is>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BGqa-d  
a %K}j\M  
return l(rhs) = r; {Y_Nj`#BT  
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。 D ,M@8 h,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R6@uM<  
ty- r&  
template < typename Tp > gdi`x|0  
class constant_t "ahvNx;x  
  { ;~/4d-  
  const Tp t; -:]@HD:  
public : \ 4gXY$`@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :p-Y7CSSu  
template < typename T > <t}?$1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]!Zty[  
  { GS%b=kc  
  return t; #nEL~&  
} 6tdI6  
} ; A&N*F"q  
GZ3/S|SMP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V/bH^@,sA  
下面就可以修改holder的operator=了  ;Qa;@  
6%?A>  
template < typename T > j=j+Nf$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o#e7,O  
  { oVkr3K Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KXe ka  
} }1>atgq]w  
I,j3bC  
同时也要修改assignment的operator() re uYTH  
Yu3_=: <C  
template < typename T2 > <SQ(~xYi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0QoLS|voA/  
现在代码看起来就很一致了。 dS$ji#+d$  
,so4Lb(vG  
六. 问题2:链式操作 p >aw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $l"MXxx5I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 AgsR-"uh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [TCRB`nTQF  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -N z}DW>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |<Bpv{]P  
:bv|Ah  
template < typename T > -eL'KO5'  
struct result_1 |nm2Uy/0  
  { O+FBQiv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /"MJkM.~E  
} ; UUm |@  
T} 8CfG_ j  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: oKiD8':  
PP-kz;|  
template < typename T >  UTX](:TC  
struct   ref i+AUQ0Zbf6  
  { 8.2`~'V  
typedef T & reference; 7j T}{ x  
} ; KZ3B~#oQ  
template < typename T > ,'_( DJX  
struct   ref < T &> 4:3_ER]J  
  { 6n-r  
typedef T & reference; NL-_#N$  
} ; R&!]Rl9hf  
+-P<CCvWz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i[_| %'p  
o=mo/N4  
template < typename T > wA",SBGX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M[z3 f  
  { YkI9d&ib+  
  return l(t) = r(t); 4k$0CbHx0  
} ! tr9(d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `Sx.|`x8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Yj3*)k  
dyl 0]Z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O+vcs4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OQc{ V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C9pnU,[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tQ[]Rc  
最后的布局是: X~zRZ0  
                Add [Q:f-<nH  
              /   \ K @C4*?P  
            Divide   5 hiIya WU  
            /   \ :iEAUM  
          _1     3 9'X@@6b*'  
似乎一切都解决了?不。 g8v[)o(qd  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @it/$>R^)  
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。 m0C{SBn-M  
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: dq2@6xd  
V" }*"P-%  
template < typename Right > f| =# q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  feN!_ -  
Right & rt) const ()B7(Y  
  { nj"m^PmWo3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _[%n ~6  
} L5&K}F]r^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N5ci};?  
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。 *F..ZS'$[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 UI_v3c3b  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 yeNvQG  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 GqMB^Ad  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? yH+c#w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: iAgOnk[  
@x*.5:[  
template < class Action > w#rVSSXQ3  
class picker : public Action g kn)V~ij  
  { xlk5Gob*  
public : N-xnenci  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <ipWMZae0F  
  // all the operator overloaded q6Rw4  
} ; d&?F#$>7|  
\D ^7Z97  
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。 moe/cO5a9  
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: N|o> %)R  
;)P5#S!n-  
template < typename Right > c{ 7<H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !;jgzi?z  
  { 5Vm Eyb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Eh:yR J_8  
} :Nkz,R?  
PH[4y:^DN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i:{:xKiCa  
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。 IE|, ~M2  
fmBkB8  
template < typename T >   struct picker_maker 9V.+U7\w  
  { /K[]B]1NE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [Zh2DNp  
} ; k5q(7&C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m+p4Mc%u  
  { URk$}_39  
typedef picker < T > result; x!>d 6lgej  
} ; pA*i!.E/b  
o;E (Kj  
下面总的结构就有了: =m7CJc  
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。 8pd&3G+  
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。 k~& o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fG3wc l~  
至此链式操作完美实现。 L-j/R1fTvl  
TX&[;jsj  
\_?yzgf  
七. 问题3 pTN%;`) {  
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。 .a5X*M]  
)G mb? !/^  
template < typename T1, typename T2 > 3mybG%39  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nz}|%.GP"  
  { $4sA nu]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w~ijD ^ g  
} N=.}h\{0  
<Nvlk\LQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nM=2"`@$  
% /~os2R  
template < typename T1, typename T2 > *u58l(&`8  
struct result_2 S3nB:$_-;  
  { ]!q }|bP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C"k2<IE  
} ; ~ 0av3G  
8 qn{  
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? AwtIWH*e  
这个差事就留给了holder自己。 kja4!_d  
    * q+oeAYX  
Ct-rD79l  
template < int Order > N!]PIWnC  
class holder; ,nI_8r"M>  
template <> \A` gK\/h  
class holder < 1 > $3lt{ %  
  { ZBPd(;"x+  
public : LAj}kW~  
template < typename T > Oib[\O7[z  
  struct result_1 |{zHM23gD  
  { u}^a^B$  
  typedef T & result; llHN2R%(  
} ; q/A/3/  
template < typename T1, typename T2 > ?0? x+  
  struct result_2 7ZL,p:f  
  { :P HUsy  
  typedef T1 & result; `^?}s-H+  
} ; nZ"{y  
template < typename T > !."Izz/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]r"31.w(  
  { ~GAlNIv]  
  return (T & )r; .i1jFwOd|G  
} b0!*mrF]6  
template < typename T1, typename T2 > 3csm`JVK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M-{b  
  { vd2uD2%con  
  return (T1 & )r1; b5lk0jA  
} &8pCHGmV)  
} ; <)r,CiS  
0*/mc96  
template <> (xI)"{   
class holder < 2 > Tnzco  
  { VaOpO8y`  
public : AN|jFSQ'  
template < typename T > 4he v ;  
  struct result_1 Z&AHM &,yj  
  { Np|:dP9#}  
  typedef T & result; =>gyc;{2K<  
} ; }IxY(`:qs  
template < typename T1, typename T2 > ?j &V:kF  
  struct result_2 %i;r]z-  
  { {JCSR2BB  
  typedef T2 & result; W@R$' r,@O  
} ; M!;`(_2  
template < typename T > W;xW: -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SS l8  
  {  ]2hF!{wc  
  return (T & )r; )$2%&9b  
} ]#vvlM>/  
template < typename T1, typename T2 > :DS2zA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R[mH35D/  
  { }CB=c]p  
  return (T2 & )r2; $O;N/N:m  
} T%M1[<"Q  
} ; C:|q'"F  
G%V=idU*"  
EuR!yD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1puEP *P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;oN{I@}k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jKY Aid{-  
L%c]%3A  
return l(i, j) = r(i, j); 8:3oH!n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9,Crmbw8  
@lb=-oR!~  
  return ( int & )i; pgLzFY['  
  return ( int & )j; >S?C {_g  
最后执行i = j; PCV58n3  
可见,参数被正确的选择了。 pfJVE  
3Hb .Z LE#  
pIU#c&%<9  
Zztt)/6*  
r'mnkg2,  
八. 中期总结 _qO;{%r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: orcZ yYU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /-G qG)PX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rR),~ @]sL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eR#gG^o8  
?3B t ;<^  
a<a&6 3  
E.7AbHph0  
r{Qs9  
nN_94 ZqS<  
九. 简化 }`+^|1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ee$" O 6*!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iOX4Kl  
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: YW4b m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {WM&  
  +-*/&|^等 3isXgp8  
2. 返回引用。 wB1-|= K1  
  =,各种复合赋值等 bJG!)3cx  
3. 返回固定类型。 NIWI6qCw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]ut-wqb{p  
4. 原样返回。 i 5 >J  
  operator, u~naVX\3b  
5. 返回解引用的类型。 s)o ,Fi  
  operator*(单目) R%]9y]HQ  
6. 返回地址。 WIH4Aw  
  operator&(单目) T}b( M*E  
7. 下表访问返回类型。 :?&WKW  
  operator[] IgHs&=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 61s2bt#  
  operator<<和operator>> ZH`K%h0  
~Uwr68 9N  
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。 rlUdAa3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Je4.9?Ch  
yp^[]Mz=  
template < typename Left > .JD4gF2N  
struct value_return mER8> <  
  { P"~qio-  
template < typename T > _($-dJ {  
  struct result_1 yuy+}]uB@  
  { \KnD"0KW   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]`/R("l[  
} ; 'WM~ bm+N  
Z@c0(ol  
template < typename T1, typename T2 > {g:/ BFLr#  
  struct result_2 U~){$kpI#  
  { l6}b{e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o?Tp=Ge  
} ; e8P!/x-y  
} ; _/z)&0DO  
_]?Dt%MkD  
@dT: 1s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uz#eO|z@o  
;*37ta  
下面我们来剥离functor中的operator() q_T?G e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {Y@-*pL]  
&\6`[# bT  
return l(t) op r(t) } {gWTp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oZ*=7u  
return op l(t) ffoo^1}1  
return op l(t1, t2) 4MF}FS2)  
return l(t) op b/n8UxA  
return l(t1, t2) op n[MIa]dK  
return l(t)[r(t)] o,''f_tRQ|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $jm>tW&;  
abJ@>7V  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3qxG?G N  
单目: return f(l(t), r(t)); jFPE>F7-M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }JpslY*aS  
双目: return f(l(t)); hOrk^iYN=  
return f(l(t1, t2)); + k(3+b$S-  
下面就是f的实现,以operator/为例 9^ *ZH1  
~a8G 5M  
struct meta_divide 5S-o 2a  
  { Pguyf2/w  
template < typename T1, typename T2 > ixJ20A7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +v[$lh+  
  { Oz9Mqcx  
  return t1 / t2; eI=Y~jy  
} ?C>VB+X}y  
} ; m^oi4mV  
jO3u]5}.6  
这个工作可以让宏来做: T>uWf#&pjs  
&"j).Ogm4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G}?P r4Gj  
template < typename T1, typename T2 > \ ,C@hTOT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @#ho(_U8  
以后可以直接用 EBL,E:_)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z564K7IV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Zxxy1Fl#.[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XdIVMXLL\  
^s(X VVA  
tx1m36a"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5dNf$a0E  
7^t(RNq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o YI=p3l  
class unary_op : public Rettype zs]/Y2  
  { LG@c)H74  
    Left l; }A'<?d8   
public : f w>Gx9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M_.,c Vk  
}$k`[ivBx(  
template < typename T > HfeflGme*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]R0A{+]n  
      { t1{%FJ0F  
      return FuncType::execute(l(t)); Qpv}N*v^  
    } f$S QhK5`  
W!4V: (T  
    template < typename T1, typename T2 > W.6 JnYLQ&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >~wk  
      { 7%"\DLA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \`%Y-!H+v  
    } =|JIY  
} ; ]{6yS9_tuI  
Q}f}Jf3P  
N5an9r&z(1  
同样还可以申明一个binary_op (7jB_ p%  
$I6eHjYT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JQh s=Xg  
class binary_op : public Rettype Jx ;"a\KD  
  { {LJ6't 8y:  
    Left l; H{A| ~V)  
Right r; Ho._&az9cT  
public : hy&Hl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z9kX`M+  
<%#y^_  
template < typename T > q~dg   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @G$<6CG\  
      { 3;l>x/amk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .s*EV!SE  
    } #m$%S%s  
K,,@',  
    template < typename T1, typename T2 > ,JBw$ C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Am?Hkh2  
      { #IrP"j^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lnC Wu@{  
    } |tJ%:`DGw  
} ; O2/w:zOg'  
aE cg_es  
g*c\'~f;  
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 i7FR78^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <w2NJ ~M^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6.7 Kp  
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。 |{LaZXU&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XM@i|AK M0  
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。。。 P$ dgO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z *<x  
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)  aC }1]7  
下面是修改过的unary_op m#K%dR  
I \%Lb z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >h( rd1  
class unary_op `FB?cPR  
  { C<@1H>S4_  
Left l; Nu2]~W&  
  #!&R7/ KdD  
public : )"Br,uIv:/  
jv=f@:[`I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c@#zjJhW]  
sCCr%r]zL  
template < typename T > xPJJ !mY  
  struct result_1 nK'8Mo  
  { %+B-Z/1}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r~fl=2>yQ  
} ; 9}0Jc(B/x  
 2:/MN2  
template < typename T1, typename T2 > z==}~|5  
  struct result_2 yxUVM`.~  
  { q[+: t   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &trh\\I"  
} ; E1ob+h:`d  
_ N f[HP  
template < typename T1, typename T2 > ;xtb2c8HT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L?C~ qS2g  
  { @=#s~ 3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kCjI`=7$[  
} Hg_ XD,  
,zw=&)W1  
template < typename T > _v=WjN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =LY^3TlDj  
  { }J'w z;t1  
  return OpClass::execute(lt(t)); y* Q-4_%,  
} m1o65FsY08  
?[/,*Q%  
} ; ];~[Olc  
C{,] 1X6g  
zYF&Dv/u/  
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 )0d".Q|v4  
好啦,现在才真正完美了。 bK;a V&  
现在在picker里面就可以这么添加了: (ai-n,y  
PjZvLK@a9)  
template < typename Right > J*&=J6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /~huTKA}  
  { LF.~rmPa  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HtYR 0J  
} d]~1.i  
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。 $<e .]`R  
Pc4c Sw#5  
Y'*h_K  
(wF$"c3'{  
#(J}xz;  
十. bind 7{F9b0zwk  
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。 7#. PMyK9  
先来分析一下一段例子 kGiw?~t=%  
 !Ocg  
tU/NwA"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %_O>Hy|p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <G?85*Nv_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6-}e-H  
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。 .V:<w~=b  
我们来写个简单的。 [m[~A|S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?'m5)Z{  
对于函数对象类的版本: x)Kh _G  
Tm.w+@  
template < typename Func > slO9H6<  
struct functor_trait '^3pF2lIw  
  { 0M2+?aKif  
typedef typename Func::result_type result_type; ;OqLNfU3y  
} ; 5<?$/H|7T  
对于无参数函数的版本: b=\3N3OX  
n7.lF  
template < typename Ret > NfN6KDd]2L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i j;'4GzQL  
  { rWKLxK4oU  
typedef Ret result_type; \1 D,Kx;Cb  
} ; S%#Mu|  
对于单参数函数的版本: h,?Yw+#o"  
n8aiGnd=v  
template < typename Ret, typename V1 > "dOY_@kg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S9+gVR8]C  
  { Dq 4}VkY  
typedef Ret result_type; J&1N8Wk)  
} ; xi=uXxl  
对于双参数函数的版本: _'dy$.g  
a3IB, dr5P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lS*.?4zX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GhA~PjZS  
  { O'U,|A  
typedef Ret result_type; ys6"Q[B  
} ; cty#@?"e  
等等。。。 g]JI}O*5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4<Y[L'UaA@  
?|yJ #j1=  
template < typename Func > I3b-uEHev  
struct func_return }kefrT  
  { ~2ei+#d!^  
template < typename T > |q)Q <%VS'  
  struct result_1 aJ;R8(*;\  
  { Mn;CG'FA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c4W"CD;D  
} ; vAxtN RS  
aKr4E3`  
template < typename T1, typename T2 > [c )\?MWW  
  struct result_2 m]pvJJ@  
  { G=Bj1ss.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y %8QFM  
} ; RM$S|y{L  
} ; me\)JCZpb{  
I@v.Hqg+7  
hmk5 1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `P*j~ZLlXN  
T,@7giQg@  
template < typename Func, typename aPicker > NO1]JpR  
class binder_1 3e1"5~?'<  
  { )+R3C%  
Func fn; Gl1$W=pR:  
aPicker pk; Ia" Mi+{  
public : e{S`iO  
.AS,]*?Zn%  
template < typename T > R_DQtLI  
  struct result_1 f89<o#bm7h  
  { 1h{_v!X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X)5O@"4 ?  
} ; mz '8  
n&&y\?n  
template < typename T1, typename T2 > g;@PEZk1  
  struct result_2 Pfy;/}u^c  
  { <!$Cvx\U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wt,N<L  
} ; ga%77t|jm3  
Q"uu&JC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e#{L ~3  
{+}Lc$O#C  
template < typename T > <{j9|mt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A(5? ci  
  { qpCi61lTDJ  
  return fn(pk(t)); JOk`emle  
} "5bk82."  
template < typename T1, typename T2 > V4D&&0&n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VNPd L  
  { _95tgJy  
  return fn(pk(t1, t2)); 9rz"@LM  
} r&;AG@N/  
} ; hw2Hn   
r?*?iw2g  
d~%Rnic6*  
一目了然不是么? E ..[F<5  
最后实现bind g`8|jg0]`I  
SNFz#*  
beoMLHp  
template < typename Func, typename aPicker > so?1lG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }o.ZCACYg  
  { c:5BQr '  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G<DUy^$i  
} 7ac3N  
/8R1$7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E u   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 FT6cOMu  
|n/id(R+  
十一. phoenix CJ b ~~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cj)~7 WF  
eS|p3jk;  
for_each(v.begin(), v.end(), -)GfSk   
( c$;enAf@  
do_ zQJbZ=5Bu"  
[ b%F*Nr  
  cout << _1 <<   " , " x&wUPo{  
] d=XhOC$  
.while_( -- _1), glpdYg *  
cout << var( " \n " ) #.RI9B  
) AF}HS8eYy  
); k:.c(_2M  
HN! l-z  
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: ~ln,Cm} 4  
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 ebchHnOd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 49 D*U5o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: umeb&\:8S-  
Oh: -Y]m=  
_{aVm&^kA  
template < typename Cond, typename Actor > gg9W7%t/  
class do_while }sZ]SE  
  { /k,p]/e  
Cond cd; t z{]H9  
Actor act; ) AIZE?oX  
public : -rfO"D>  
template < typename T > V !$m{)Y  
  struct result_1 i%iU_`  
  { Ho/5e*X  
  typedef int result_type; ,MJZ*"V/3  
} ; KpL82  
xXtDGP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JC-L80-  
lbY>R@5  
template < typename T > &wfM:a/c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |V& k1{V  
  { 2#^[`sFPO  
  do :?TV6M  
    {  E=E  
  act(t); Vz^:| qON  
  } o0q{:An_Z  
  while (cd(t)); q0 <g#jK  
  return   0 ; C~B^sG@;  
} Y!H"LI  
} ; 11u qs S2  
wU3Q  
Q. >"@c[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J=sQ].EK  
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。 4 _ 3\4  
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。 |@ + x9|'W  
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。 :;EzvRy  
下面就是产生这个functor的类: PHoW|K_e  
$8Zw<aEJ  
Jad'8}0J  
template < typename Actor > 4PdFq*A  
class do_while_actor b4Z#]o  
  { 2yNlQP8%  
Actor act; sbVeB%k  
public : [|3 %~s|Sv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C1_NGOvT  
B:l(`G  
template < typename Cond > 84k;d;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y9C]-zEv  
} ; k~H-:@  
p|Ln;aYc  
JS4pJe\q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z?~7#F~Z`  
最后,是那个do_ g+f{I'j  
wL*z+>5  
iU &V}p  
class do_while_invoker K3jno+U&  
  { 2/GH5b(  
public : tqHXzmsjW  
template < typename Actor > niFjsTA.Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0Y\u,\GrxW  
  { .w0?  
  return do_while_actor < Actor > (act); DQ,QyV  
} Y$N|p{Z  
} do_; d{0>R{uac  
C'{Z?M>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D%Wr/6X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &Z9b&P  
最后来说说怎么处理break和continue iVFn t!  
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。 E*kS{2NAq  
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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