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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aw $L$7b}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P>Qpv Sd_#  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, (Ye>Cp+]  
jx`QB')kX  
3K0tC=  
`iShJz96  
  class filler JC;^--0(z  
  { u' Qd,  
public : U yqXMbw@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B5am1y{P#  
} ; .V'V:;BE%  
A7XnHPIw  
QDmYSY$  
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: #=e;?w  
N+W&NlZ   
~|+zJ5  
!>^JSHR4t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E_ucab-Fi  
|Rzy8j*  
vP-M,4c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2(YPz|~W  
rw%l*xgX  
!$qKb_#nC  
|FR3w0o  
二. 战前分析 ]rBM5~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VDEv>u4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 } /^C|iS7  
 q" @  
`cB_.&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 748CD{KxW  
  /* --------------------------------------------- */ uZ6d35MJ  
vector < int *> vp( 10 ); /'DwfX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *<V^2z$y_  
/* --------------------------------------------- */ @Cq? :o<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4g _"ku  
/* --------------------------------------------- */ ``Q 2P%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7YIK9edP  
  /* --------------------------------------------- */ D@YP7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yn51U6_S  
/* --------------------------------------------- */ &%aXR A#+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vlWw3>4  
fp>.Owt%.  
V1=*z  
=H]F`[B=  
看了之后,我们可以思考一些问题: +*nGp5=^GE  
1._1, _2是什么? @!tVr3;N$  
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。 9L eNe}9v  
2._1 = 1是在做什么? v[k5.\No  
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。 \&xl{64  
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 QKdW  
V2&^!#=s  
25{ uz  
三. 动工 **_&i!dtL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ")#<y@Rv  
qB6dFl\ (  
<|6%9@  
0&Gl@4oZ"  
template < typename T > M++0zhS  
class assignment y&T&1o  
  { i^Ut015q%  
T value; |KCOfVh?|.  
public : "AueLl)  
assignment( const T & v) : value(v) {} c$E)P$<j  
template < typename T2 > `i!wq&1g7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;]D(33) (  
} ; H6kf K5,  
P1kB>" bR  
|lQ;ALH!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {kB `>VS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G&{HTYP  
h#YD~!aJ  
 ^y.UbI  
nY-* i!H  
  class holder JyBp-ii  
  { 9>*c_  
public : czWw~'."  
template < typename T > l)8&Ip  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const < +`(\  
  { q ojXrSb"y  
  return assignment < T > (t); w; TkkDH  
} NC23Z0y  
} ; oh8L`=>&a  
PBqy F  
#XIc "L)c  
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: vn').\,P2O  
%n?vJ#aX%  
  static holder _1; ?s%v0cF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +=@^i'  
'"YYj$> '  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eBr4O i  
而不用手动写一个函数对象。 F#r#}.B='U  
X~U >LLr  
iDb;_?  
xp \S2@<  
四. 问题分析 u</8w&!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {eZ{]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t1]6(@mj5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qk{'!Ii  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <lwuTow  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %IZ)3x3l  
%uDG75KP{  
五. 问题1:一致性 Gm8E<iTP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| I2Ev~!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TRvZ  
cgZaPw2 bw  
struct holder 2!&pEqs  
  { }7/e8 O2  
  // UGKaOol.  
  template < typename T > sa-9$},z4  
T &   operator ()( const T & r) const }6m?d!m  
  { v"6 \=@  
  return (T & )r; 5 9 2;W-y  
} rGwIcx(%  
} ; :- +4:S  
S'i;xL>  
这样的话assignment也必须相应改动: 2Oc$+St~8  
{ISE'GJj  
template < typename Left, typename Right > I<\ '%  
class assignment laREjN/\`  
  { [ = M%  
Left l; ]KK`5Dv|,e  
Right r; b{[*N  
public : hSV@TL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W Ox_y,  
template < typename T2 > a+z2Zd!u\x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tai Vk4  
} ; 7XAvd-  
IM( u<c$  
同时,holder的operator=也需要改动: e<+<lj "  
!c(QSf502  
template < typename T > pA4 ,@O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #6> 6S;Ib  
  { FvImX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W4(?HTWZ  
} C8b''9t.  
?[1SiJT  
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。 +oy*Kxs7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;Rnhe_A.  
QApyP CH  
return l(rhs) = r; LsTffIP  
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。 EQ >t[ &  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bg7n  
nB@UKX  
template < typename Tp > f6ZZ}lwaV  
class constant_t A|RR]CFJ  
  { D(X qyN-P  
  const Tp t; oK+Lzb\d{M  
public : H'Qo\L4H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wK5_t[[  
template < typename T > Z6s5M{mE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \ aKd5@  
  { ?S`>>^  
  return t; iD_T P  
} S`g;Y '  
} ; <|F-Dd  
 kq/u,16@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @6MAX"  
下面就可以修改holder的operator=了 W kkxU.xXE  
mb1IQ &  
template < typename T > xy^1US ,L1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vOT*iax0  
  { zB)%lb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s (PY/{8  
} >;lKLGJrd>  
\Ow,CUd  
同时也要修改assignment的operator() vA>W9OI   
,b.n{91[]x  
template < typename T2 > wh6&>m#r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GW m4~]0E  
现在代码看起来就很一致了。 l)Mh2lA,=  
W<'<'z5  
六. 问题2:链式操作 $$gtZ{ukQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0s%6n5>  
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。 8&(-8  
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。 &YX6"S_B  
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。 zixE Mi[8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L#j/0IHD  
i\x~iP&F$  
template < typename T > k|j:T[_  
struct result_1 -u6#-}S  
  { UKs$W`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #+G`!<7/@f  
} ; tgN92Q.i6T  
Auac>')&Q  
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: [j0w\{  
qx%jAs+~  
template < typename T > >]/dOH,A  
struct   ref 'lQYJ0  
  { ^, wnp@  
typedef T & reference; g!^J,e=  
} ; In(NF#  
template < typename T > Mq+< mX7  
struct   ref < T &> Bl4 dhBZoO  
  { fN[n>%)VO<  
typedef T & reference; {j@+h%sF>+  
} ; -Enbcz(B  
I~RcOiL)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Phlk1*1n  
\(u@F<s-  
template < typename T > WOb8 "*OM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const # #>a&,  
  { Bbs 0v6&,  
  return l(t) = r(t); [4gjC  
} IwRQL%  
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。 NbDda/7ki  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yWuIu>VJ  
6Ct0hk4  
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 e6m1NH4,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f\'G`4e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `.8-cz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t|=n1\=?  
最后的布局是: ,.7vBt6 p  
                Add fLM.k CD?u  
              /   \ +$ ~8)95<B  
            Divide   5 ZgBckb  
            /   \ <G9<"{  
          _1     3 ZbyG*5iq  
似乎一切都解决了?不。 E{oB2;P  
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。 S w "|iBZ@  
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。 D;C5,rN t  
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: $Sw,hb  
.f%vDBJS  
template < typename Right > UzJ!Y/5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AS q`)Rz  
Right & rt) const /&6Q)   
  { hU+#S(t>b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p XNtN5@FQ  
} kPedX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZIy(<0  
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。 d~/xGB`<  
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。 o@',YF>OQ  
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。 s kY0\V  
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。 H<z30r/-w  
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? w3d\0ub  
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: j]Ua\|t  
5iv@@1c  
template < class Action > `.`FgaJ |  
class picker : public Action APOea  
  { .S(^roM;+  
public : $~ VcQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8E=vR 8  
  // all the operator overloaded UL ck  
} ; oE5;|x3  
6Ok,_ !  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 CQ jV!d0j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: K"I{\/x@  
D/*vj|  
template < typename Right > l`qP~ k#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s)Gb!-``  
  { 1"d\ mE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C?(y2p`d\  
} w4aiI2KFq  
qs "s/$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6T]Q.\5BZ  
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。 rr>IKyI'  
WQTendS  
template < typename T >   struct picker_maker 63SVIc~wT  
  { L*IU0Jy>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +Bn?-{h=  
} ; nE^wxtY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k=FcPF"  
  { 03] r*\  
typedef picker < T > result; x6jm -n  
} ; 35}P0+  
JqQ3C}z  
下面总的结构就有了: a0)vvo=bz  
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。 &'NQ)Dn  
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。 %qONJP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 % hNn%Oy:E  
至此链式操作完美实现。 <w;D$l}u  
L#[HnsLp_  
EI<"DB   
七. 问题3 R:BBF9sK?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >*Sv0#  
)'w]YIv9  
template < typename T1, typename T2 > @ljZw(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U:J /\-  
  { s^obJl3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I? A~zigO  
} 7/ 4~>D&-b  
1RmBtx\<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: dPRtN@3  
2k%Bl+I  
template < typename T1, typename T2 > +7`u9j.  
struct result_2 l;XUh9RF`A  
  { Yo>%s4_,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ST#PMb'izn  
} ; 3HXh6( e  
Lax9 "xI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7eTA`@v5A  
这个差事就留给了holder自己。 ozT._ C  
    T..-)kL+p  
69N1 mP  
template < int Order > >Zi|$@7t-  
class holder; K~P76jAe$  
template <> p0"BO4({{  
class holder < 1 > U9bFUK/z  
  { kVy"+ZebK  
public : cPx66Dh&  
template < typename T > K,Lr +  
  struct result_1 oC5gME"2  
  { N45 s'rF  
  typedef T & result; [''=><  
} ; Mf!owpW T  
template < typename T1, typename T2 > Uy:@,DW  
  struct result_2 B[C7G7<B  
  { bBd*}"v^"  
  typedef T1 & result; *4zoAslU1  
} ; >:="?'N5l!  
template < typename T > =#7s+d-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C,V|TF.i2  
  { AviT+^7E  
  return (T & )r; Kv(Y }  
} M|5^':Y  
template < typename T1, typename T2 > ^w.k^U=B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VG? yL2y  
  { 3 t~X:  
  return (T1 & )r1; N;%j#(v j  
} /^nP_ID  
} ; E>o&GYc  
T9aTEsA[U  
template <> '&rw=.cU  
class holder < 2 > "-G.V#zI  
  { [R roHXdk+  
public : h}Fu"zK  
template < typename T > Yk(NZ3O  
  struct result_1 wI|bBfd(  
  { jJiCF,m  
  typedef T & result; g`y/ _  
} ; eW<!^Aer  
template < typename T1, typename T2 > E;ndw/GZjR  
  struct result_2 (\5<GCW-  
  { Lx|w~+k}  
  typedef T2 & result; JI28}Cxs0  
} ; {'cs![U  
template < typename T > ZYpD8u6U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h+\$ Z]  
  { Ke'YM{  
  return (T & )r; EfMG(oI  
} `K1PGibV  
template < typename T1, typename T2 > U`},)$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ',v0vyO8  
  { gME:\ud$  
  return (T2 & )r2; s2,`eV  
} Py(wT%w  
} ; rElG7[+)p  
F 5b]/;|  
 p1[WGeV  
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> >。 f)!{y> Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  uhPIV\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wpPxEp/  
c/,|[ t  
return l(i, j) = r(i, j); + xkMW%e<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zwF7DnW<<  
6"#Tvj~-8  
  return ( int & )i; y0W`E/1t  
  return ( int & )j; ]kU~#WT  
最后执行i = j; @DjG? yLK$  
可见,参数被正确的选择了。 YQlpk@X`2  
)[a?J,  
M $E8:  
*;~{_Disz  
k;9#4^4(  
八. 中期总结 O;.d4pO(tC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I+-Rs2wb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IrVM|8vT3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vwSX$OZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `pn-fk  
ixUiXP  
`K ~>!d_  
mAtG&my)  
}1E_G  
]Y/pSwnV  
九. 简化 \n('KVbf  
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。 [K^q: 3R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cc#_acR  
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: wZ#~+ }T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DXw9@b  
  +-*/&|^等 }sm56}_  
2. 返回引用。 3n=cw2FG  
  =,各种复合赋值等 et7T)(k0  
3. 返回固定类型。 4%Wn}@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h_}BmJh_  
4. 原样返回。 ?7uStqa  
  operator, YV>VA<c  
5. 返回解引用的类型。 ce-m)o/  
  operator*(单目) !3gpiQH{  
6. 返回地址。 |Cxip&e>  
  operator&(单目) <CdG[Ih  
7. 下表访问返回类型。 RaJ }>e  
  operator[] FkkZyCqZ`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #6#BSZ E  
  operator<<和operator>> #gr+%=S'6C  
m/"=5*pA  
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。 =Am*$wGI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A1&>L9nUx  
7Ohu$5\  
template < typename Left > `dq3=  
struct value_return blQzVp-  
  { m$G?e 9{  
template < typename T > 2v; 7ohK  
  struct result_1 D=Yag!1  
  { Y_TL4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "#"Fp&Z7  
} ; % /wP2O<  
0zk T8'v  
template < typename T1, typename T2 > c&iK+qvh{  
  struct result_2 4FP~+  
  { |'>E};D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R2Fh^x  
} ; clU3#8P!=  
} ; 9jJ/ RXp  
JCMEhI6d*  
/A`zy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QK/+*hr;  
T W;;OS[  
下面我们来剥离functor中的operator() ]idD&5gd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7Q4Pjc D  
&?ed.V@E5  
return l(t) op r(t) [Z`:1_^0}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'V*M_o(\  
return op l(t) dzC&7 9$  
return op l(t1, t2) q?'gwH37  
return l(t) op 6 GevO3  
return l(t1, t2) op lr= !:D=K  
return l(t)[r(t)] Bo\dt@0;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X;[zfEB  
'%r@D&*vp  
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: vd X~E97  
单目: return f(l(t), r(t)); 2wim P8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x;b+gIz*  
双目: return f(l(t)); "rlSK >`  
return f(l(t1, t2)); OgpH{"  
下面就是f的实现,以operator/为例 zk_hDhg&'  
~k< 31 ez  
struct meta_divide E)Epr&9S  
  { WoT z'  
template < typename T1, typename T2 > FT?1Q'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IgnY* 2FT  
  { {w1h<;MH  
  return t1 / t2; ur quVb  
} &+|4(d1  
} ; b5,}w:  
y5tAp  
这个工作可以让宏来做: FZI 4?YD?<  
S5JR`o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ReGb .pf  
template < typename T1, typename T2 > \ /8-VC"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B0SmE_u_N  
以后可以直接用 Ej3hdi)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8t 35j   
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 GP k Cgb(  
(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。。。) h[)aRo  
>Ti2E+}[M  
0Y`tj  
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 w*R-E4S?2  
zNTu j p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5x'y{S<  
class unary_op : public Rettype bB :X<  
  { T1]X   
    Left l; tcdn"]#U  
public : uTloj .  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aI#n+PW  
'ah0IYe  
template < typename T > '/*rCB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = y,avR  
      { J^a"1|  
      return FuncType::execute(l(t)); "jJ)hk5e  
    } eBRP%<=>D  
2%yJo7f$[  
    template < typename T1, typename T2 > U@AfRUF&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w+(wvNmNEK  
      { NjyIwo0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <;Z3 5 {  
    } (#"s!!b  
} ; m8A_P:MQq  
aw~EK0yU   
qxr&_r  
同样还可以申明一个binary_op r/<JY5  
'i-O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y$Noo)Z  
class binary_op : public Rettype %4KJ&R (>[  
  { *w,gi.Y3  
    Left l; ,DO mh<b  
Right r; |6Z M xY  
public : ? UDvFQ&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?i=!UN  
<vuX " 8  
template < typename T > 25[/'7_"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?a9k5@s  
      { `5&V}"lB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W)~.o/;  
    } %$KO]   
L=FvLii.  
    template < typename T1, typename T2 > *g6o ;c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c9@jyq_H?  
      { ng*E9Puu[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A:J{  
    } 4N0nU  
} ; <5}du9@  
B\&Ka<r  
jch8d(`?d  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ay|{!MkQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .4(f0RG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *03/ :q^(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s@iCfXU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *?"{T;4u~O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <BA&S _=4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "uC*B4`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I@M^Wu]wW  
下面是修改过的unary_op ][1u:V/ U  
% "^XxVJ*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e.^9&Fk"N  
class unary_op ]<LU NxBR  
  { 9D w&b  
Left l; iCKwd9?)  
  _q4m7C<  
public : ='>UKy[=  
Cw5K*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O3: dOL/C  
2H "iN[2A  
template < typename T > ,quTMtk~  
  struct result_1 ,?/<fxIY  
  { %/on\*Vh3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e_-/p`9  
} ; {jf~?/<  
ptQ (7N  
template < typename T1, typename T2 > 0z#kV}wE  
  struct result_2 9-6_:N>  
  { -"H4brj;G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n82Q.M-H  
} ; eR`<9KBH  
N|S xAg  
template < typename T1, typename T2 > L|w-s4L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _AbEQ\P{  
  { #wiP{+%b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NvZ?e  
} 4] 1a^@?  
ii9/ UtIQ  
template < typename T > ,+9r/}K]/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  gV kI=J  
  { Fo~v.+^?  
  return OpClass::execute(lt(t)); RkwY3 s"  
} ]SgeZ07  
3wl>a#f  
} ; X+8p2xSO|  
BB$>h-M/%#  
,&G M\FTeb  
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 eov-"SJB  
好啦,现在才真正完美了。 -~fI|A^  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~\,6 C1M  
_6 `4_<c=  
template < typename Right > yRkMR$5&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QGy=JHb  
  { q(Q9FonU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1bkUT_  
} T@.D5[q0:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "mK (?U!A  
SI5QdX  
7!;/w;C  
^i\1c-/  
09 s}@C  
十. bind I1O?)x~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V0i$"|F+ E  
先来分析一下一段例子 wP"|$HN  
?%Fk0E#>2  
UULL:vqq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \ 6 a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9YhsJ~"Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8$Yf#;m[  
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。 9zd/5|W  
我们来写个简单的。 D[M?27  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Iq \oB  
对于函数对象类的版本: >~~\==".  
mM>|fHGA  
template < typename Func > f4}6$>)  
struct functor_trait K~T\q_ZPZ  
  { _xt(II   
typedef typename Func::result_type result_type; ku8c)  
} ; _<Yo2,1^  
对于无参数函数的版本: MX,0gap  
[bJnl>A  
template < typename Ret > Ya 4$7|(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P^W47 SO  
  { 3=7h+ZgB  
typedef Ret result_type; krc!BK`V  
} ; (=V[tI+Ngt  
对于单参数函数的版本: A8GlE  
3>v0W@C  
template < typename Ret, typename V1 > *DzPkaYD>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0EXNq*=EE  
  { Dj(7'jT  
typedef Ret result_type; Pc== ]H(  
} ; :j4 [_9\  
对于双参数函数的版本: uF"`y&go  
!Jl0Eu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tC-KW~&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [HDO^6U  
  { ! -@!u   
typedef Ret result_type; Qe.kN dT+_  
} ; ^?[<!VBI  
等等。。。 cLC7U?-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NI:N W-!  
^I?y\:.  
template < typename Func > REBDr;tv  
struct func_return 1G.gPx[  
  { g>P9hIl  
template < typename T > {`CWzk?  
  struct result_1 6qpV53H  
  { ; @~*z4U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :Xh`.*{EX  
} ; N o\&~  
:9#{p^:o  
template < typename T1, typename T2 > l?_!eA  
  struct result_2 \RyA}P5 S  
  { -wMW@:M_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b)^ZiRW``  
} ; _O9H. _E  
} ; Y_hRL&u3W  
<W') ~o}  
bKZ#>%|:o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >I~z7 JS  
^QR'yt3e  
template < typename Func, typename aPicker > )0MshgM  
class binder_1 })vr*[  
  { E?U]w0g  
Func fn; u(WQWsN  
aPicker pk; >ImM~SR)  
public : UC/2&7 ?  
v1g5(  
template < typename T > UDtbfc7bk  
  struct result_1 Jd"s~n<>K  
  { N4|q2Jvj6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y@\Q@ 9  
} ; ?QT"sj64w  
HTyF<K  
template < typename T1, typename T2 > ~7WXjVZ  
  struct result_2 #ic 2ofI  
  { g~:(EO(w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e`M]ZG rr  
} ; H<7DcwXv  
Ilu`b|%D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ruA+1-<f  
13_~)V  
template < typename T > ^J~A+CEf"W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E816 YS='  
  { _s-HlE?C  
  return fn(pk(t)); 5po' (r|U  
} e0WSHg=6@  
template < typename T1, typename T2 > |aAWW d5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =C>`}%XT}  
  { zQ %z "tQ  
  return fn(pk(t1, t2)); U3+ _'"  
} <i\zfa'6  
} ; 'Mx K}9  
7r[ %| :  
&W<>^C2v  
一目了然不是么? Bd~cY/M  
最后实现bind 4S0++Hp4  
 |iUfM3  
n!eqzr{  
template < typename Func, typename aPicker > [aZ v?Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) & Yf#O*  
  { bZay/ Zkj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Hu(flc+z"  
} A~GtK\=;  
K M\+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2*q: ^  
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。 3 [)s;e  
_Z66[T+M  
十一. phoenix KD"&_PX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 26#Jhb E+  
/.kna4k  
for_each(v.begin(), v.end(), QJIItx4hE  
( _[vdY|_  
do_ Xtu`5p_Qv  
[ mn; 7o~4  
  cout << _1 <<   " , " H"q`k5R  
] n &\'Hm  
.while_( -- _1), J6( RlHS;  
cout << var( " \n " ) +>WC^s  
) qz=#;&ZU  
); 1'v!9  
keQXJ0  
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: m$E^u[  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor xV>iL(?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [b i3%yWh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XL7;^AE^Wl  
_95}ifSVm  
NBqV0>vR  
template < typename Cond, typename Actor > gAr`hXO  
class do_while /#qs(! d  
  { >4|c7z4  
Cond cd; lKV\1(`  
Actor act; jq("D,  
public : ,v}?{p c  
template < typename T > *L;pcg8{  
  struct result_1 Q%n{*py  
  { +r-dr>&H@  
  typedef int result_type; Rg?{?qK\K  
} ; S\3AW,c]w  
# NN"(I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G V:$;  
EAD0<I<>  
template < typename T > y  KYP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iIGI=EwZ  
  { $\,BpZ }3  
  do W`Q$t56  
    { b$goF }b'g  
  act(t); };"+ O  
  } QlRoe| {  
  while (cd(t)); X<Th{kM2  
  return   0 ; 5w,Z7I8  
} 5i4V5N>3  
} ; oEQ{m5O9  
y^d[( c  
KM/U?`6>:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [*9YIjn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gv#c~cX]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 . Z*j!{@c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -3G 4vRIo  
下面就是产生这个functor的类: H}sS4[z  
dSe8vA!)  
r:c@17  
template < typename Actor > '_.q_Tf-^  
class do_while_actor Qst \b8,  
  { crJ7pe9  
Actor act; f2O*8^^Y{Q  
public : zNV!@Yr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O}K_l1  
-t@y\vZF,  
template < typename Cond > b W=.K>|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3!.H^v?  
} ; ':4}O#  
+}7Ea:K   
>bfYy=/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RIy5ww}3|  
最后,是那个do_ s&dO/}3uR]  
MX!u$ei  
Pt6hGSo.  
class do_while_invoker EjR_-8@FK  
  { CxbSj,  
public : *GbVMW[A>  
template < typename Actor > I*A0?{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3Q'[Ee2-3  
  { }W:*aU  
  return do_while_actor < Actor > (act); \7Gg2;TA6o  
} ?Oy'awf_  
} do_; E0"10Qbi  
I 1b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $J QWfGwR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,4^9cFVo  
最后来说说怎么处理break和continue Iv$:`7|crX  
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。 q&XCX$N  
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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