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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  $3W[fC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iZwt,)(  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, qOV#$dkY  
,N?~je.  
#fRhG^QKp  
NK~j>>^;v  
  class filler "qIO,\3T  
  { I|n<B"Q6^  
public : @i$9c)D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} go@UE2qw  
} ; /al(=zf  
@'/\O-  
1<\@i{;xsU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  #dtYa  
JC_Y#kN@z  
tTLD6#  
@F+4 NL-'P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a:XVu0`(  
tUDOL-Tv  
.`)\GjDv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .MXznz  
XWf8ZZj  
B<I%:SkF@  
c'vxT<8fWW  
二. 战前分析  -*_D!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 k>FMy#N|@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +=)< Su.  
"<Dn%r  
i"_)91RA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); | Z0?  
  /* --------------------------------------------- */ m$ NBGw  
vector < int *> vp( 10 ); P|!GXkS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `kpX}cKK}  
/* --------------------------------------------- */ `M6!V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E*:!G  
/* --------------------------------------------- */ 1j`-lD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M$B9?N6  
  /* --------------------------------------------- */ _*>bf G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +\fr3@Yc  
/* --------------------------------------------- */ E5~HH($b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C},;M @xV  
/!=uM .  
TUw^KSa  
m$ )yd~  
看了之后,我们可以思考一些问题: (CJiCtAsl`  
1._1, _2是什么? ] QGYEjW  
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。 w4Qqo(  
2._1 = 1是在做什么? j&6,%s-M`a  
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。 GvF8S MO[x  
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。 '_lyoVP  
L'BDS*  
puF'w:I (  
三. 动工 &=Gz[1 L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >XcbNZV  
"o 2p|2c  
GpMKOjVm|  
=Mzg={)v  
template < typename T > g{.>nE^Sc5  
class assignment %0fF_OU  
  { `KqMcAW  
T value; Dd-;;Y1C  
public : d rnqX-E;  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5+vCuVZ  
template < typename T2 > |NJe4lw+?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L(\sO=t  
} ; &tB|l_p_-p  
3FT%.dV^  
*Z>Yv37P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )G\23P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K{.s{;#  
1L]7*NJe  
3~z4#8=  
G~1#kg  
  class holder M$DJ$G|Z  
  { {hGr`Rh  
public : ! E` Tt[  
template < typename T > l=8)_z;~D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9uV/G7Geq  
  { *:J#[ET,  
  return assignment < T > (t); xphw0Es  
} Q/m))!ikMt  
} ; 7}OzTup  
%_0,z`f  
k_/hgO  
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: IT! a)d  
WMnR+?q  
  static holder _1; S+py \z%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ] e!CH <N  
c9-$t d&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f{xR s-u]  
而不用手动写一个函数对象。 ?v-IN  
7F;"=DarOE  
bN$`&fC0  
i>HipD,TD  
四. 问题分析 7 Bm 18  
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。 jCDZ$W89  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 MH[Zw$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mr6/d1af_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F`S OF O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RqgH,AN  
|:$D[=  
五. 问题1:一致性 VgtW T`F.I  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1@q~(1-o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vDZhoD=VR  
R$' 4 d  
struct holder %lNv?sWb  
  { _ I8L#4\(=  
  // E/|]xKG  
  template < typename T > 5tT-[mQ*  
T &   operator ()( const T & r) const agQzA/Xt  
  { G;_QE<V~_  
  return (T & )r; iwWy]V m7  
} AVVL]9b_2  
} ; A"x1MjuqLM  
&,4]XT  
这样的话assignment也必须相应改动: ^wPKqu)^  
lwYk`'  
template < typename Left, typename Right > nv1'iSEeOl  
class assignment oJe9H<  
  { J\<7M8   
Left l; M[$(Pu  
Right r; Qna ^Ry?6)  
public : !-b4@=f:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z)EmX=  
template < typename T2 > ?jbE3fW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *( YtO  
} ; +N5#EpW  
2ME"=! &5  
同时,holder的operator=也需要改动: N(>a-a  
6NH.!}"G9  
template < typename T > g66=3c9</6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x^Tjs<#  
  { @GqPU,RO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WLW'.  
} s|Ls  
@iK=1\-2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 lA {  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _/bFt6  
]2(vO0~  
return l(rhs) = r; }1]/dCv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t5mI)u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .Gq.st%  
Os^sOOSY  
template < typename Tp > 9;2PoW8  
class constant_t WXu:mv,'e  
  { eT1b88_  
  const Tp t; aSd$;t~  
public : | qtdmm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KY H*5  
template < typename T > X).UvPZ/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l%\3'N]  
  { ;8/w'oe *j  
  return t; s (|T@g  
} o0$R|/>i  
} ; o6sL~ *hQ  
26JP<&%L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3xef>Xv=  
下面就可以修改holder的operator=了 *k==2figz  
\kcJF'JFA0  
template < typename T > z_R^n#A~r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JL $6Fw;  
  { ;Q&38qI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <GPL8D  
} ~R/w~Kc!/A  
4O_z|K_k|  
同时也要修改assignment的operator() k%E9r'Ac  
@3KVYv,q  
template < typename T2 > <q hNX$t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E0[!jZ:c  
现在代码看起来就很一致了。 7IW:,=Zk8+  
;'l Hw]}O*  
六. 问题2:链式操作 Yao>F--?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '<~rV  
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。 w]]`/`  
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。 d=V4,:=S  
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。 )~xL_yW_X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IF~i*  
NCYN .@J  
template < typename T > `GOxFDB.  
struct result_1 tk"L2t  
  { q9o =,[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {6Lkh  
} ; D 7 l&L  
L>+g;GJ  
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: rt$z&#M  
11}sRu/  
template < typename T > %AW5\ EX  
struct   ref K:yS24\ %  
  { #S2LQ5U  
typedef T & reference;  v'i"Q  
} ; LqIMU4Ex  
template < typename T > J0zudbP  
struct   ref < T &> o_&.R  
  { |t CD@M  
typedef T & reference; MV6 %~T  
} ; Ag}V>i'  
qd{o64;|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pcXY6[#N  
HX\@Qws  
template < typename T > ;wND?:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >"?HbR9  
  { $_ub.g|  
  return l(t) = r(t); '7o'u]  
} #@H{Ypn`  
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。 Pd!;z=I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z"o;|T:  
b7R#tT  
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 NHA 2 i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Gir_.yc/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9\3%5B7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @v_E' 9QG^  
最后的布局是: w8:F^{  
                Add 5~k-c Ua  
              /   \ :}x\&]uC#k  
            Divide   5 B[ae<V0 k  
            /   \ Ht? u{\p@  
          _1     3 udtsq"U_%  
似乎一切都解决了?不。 X5 lB],t"=  
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。 $de_>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (Tp+43v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: RtH[OZu(8  
%(;jx  
template < typename Right > C&D]!Zv F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W~p^AHco`  
Right & rt) const Tj*o[2mD  
  { T[a1S?_*T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fC xN!  
} =YF\mhMQ:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5FqUFzVqsl  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 n>>hfxv(O!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Hf+A52lrf  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 AKx\U?ei7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 rMxst  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?"+' OOqik  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8F($RnP3  
u~<>jAy  
template < class Action > gJi11^PK  
class picker : public Action j{V xB  
  { Uo(\1&?  
public : "Nd$sZk=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R4!qm0Cd  
  // all the operator overloaded O/_} O_rR  
} ; 7}Z.g9<  
%8`zaa  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 95(c{ l/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: GiHJr1  
^i&Qr+v  
template < typename Right > )ZzwD]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]]o7ej  
  { i051qpj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vq$%Ug/B  
} \F,?ptu  
;1S{xd*^N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]w%7/N0R  
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。 c}Jy'F7&f  
V)R-w`  
template < typename T >   struct picker_maker GK/a^[f+'l  
  { o]n5pZ\\W<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,8o]XFOr  
} ; R8EDJ2u#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gv `jeN  
  { ",E6)r  
typedef picker < T > result; #:T5_9p  
} ; yHQ.EZ~%  
T7m rOp  
下面总的结构就有了: ^]'p927  
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。 *-Lnsi^7v  
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。 ,qiS;2(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9L%&4V}BIS  
至此链式操作完美实现。 9^0 'VRG  
@l"GfDf L9  
sC ]&Qr_  
七. 问题3 F"hi2@/TI  
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。 [KWF7GQi  
mfG|K@ODM-  
template < typename T1, typename T2 > dge58A)Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8(KsU,%d  
  { mwbkXy;8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  .^@+$}   
} |Y(].G,  
4TG|  
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: dyWWgC%A  
ksDG8^9>]  
template < typename T1, typename T2 > "$0f.FO:i  
struct result_2 W$gSpZ_7  
  { K/Q;]+D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Iay7Fkv  
} ; ,-] JCcH  
./#K@V1  
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? Y+/ofk "  
这个差事就留给了holder自己。 v8*ZwF  
    ~l6e&J  
,wO5IaV  
template < int Order > SKLQAE5  
class holder; Y141Twjvd  
template <> 54uTu2  
class holder < 1 > 5*g@;aR1  
  { e-qr d  
public : 68I4MZK>4  
template < typename T > EXa6"D  
  struct result_1 !}1n?~]`  
  { 2"<}9A<Xs  
  typedef T & result; Z|8f7@k{|+  
} ; KN}[N+V>  
template < typename T1, typename T2 > ]qVJ>  
  struct result_2 y H+CyL\  
  { G#dpSNV3|  
  typedef T1 & result; /f%u_ 8pV%  
} ; P]y2W#Rs  
template < typename T > J)jiI>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WK;p[u?~xi  
  { {GWcw<g.B  
  return (T & )r; v{% /aw  
} '2# 0UdG  
template < typename T1, typename T2 > v Z]gb$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {B\.8)&8  
  { &-cI|  
  return (T1 & )r1; MIR17%G  
} Q&QR{?PMD  
} ; 7/*; rT  
ew`R=<mZ,7  
template <> ]|[xY8 5}  
class holder < 2 > |0qk  
  { 2tWUBt\,g  
public : (O`=$e  
template < typename T > w-\fCp )  
  struct result_1 -3 W 4  
  { 8L=QfKr  
  typedef T & result; x<ENN>mW1  
} ; :A[bqRqe  
template < typename T1, typename T2 > ww\/$ |  
  struct result_2 k*!J,/=k  
  { 'rR\H2b   
  typedef T2 & result; ;m`I}h<  
} ; }kOhwT8sI  
template < typename T > klch!m=d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J2 5>t^  
  { (nE$};c<b2  
  return (T & )r; wfZ 'T#1  
} Ak_;GvC!  
template < typename T1, typename T2 > U;jk+i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zP9 HYS  
  { MfL q h  
  return (T2 & )r2; ^k)f oD  
} kW,yZ.?f  
} ; T|{BT! W1E  
Hb]7>[L  
kb%W3c9HO  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Q z/pz_}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8F[j}.8q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VX>_Sp s  
yRgo1ow]  
return l(i, j) = r(i, j); 2l!"OiB.P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CZa9hsM  
p}Gk|Kjlq,  
  return ( int & )i; " 3^6  
  return ( int & )j; ($cu!$lY~  
最后执行i = j; g{D&|qWj  
可见,参数被正确的选择了。 ol YSr .Q`  
Vy/g;ZPU1  
+s S*EvF  
M>]%Iu  
\JyWKET::_  
八. 中期总结 gai?LXM l}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #Se  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /=3g-$o{`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DC$ S. {n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t TmFJ5  
C$%QVcf  
l+N?:E$5=%  
=}q4ked /  
f0[xMn0Tu  
.(Pe1pe  
九. 简化 sO  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J}YI-t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E"" /dC:B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?"C]h s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \E#r[9F{  
  +-*/&|^等 &U,f~KJ  
2. 返回引用。 UwM}!K7)G  
  =,各种复合赋值等 q%y_<Fw#E  
3. 返回固定类型。 sZbzY^P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O%)9t FT  
4. 原样返回。 MkYem6  
  operator, z44uhRh  
5. 返回解引用的类型。 21WqLgT3 4  
  operator*(单目) z`Q5J9_<cV  
6. 返回地址。 PIrUls0}  
  operator&(单目) Q72wg~%w  
7. 下表访问返回类型。 f,-|"_5;   
  operator[] I;|Aiu*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AnyFg)a<  
  operator<<和operator>> P! 3$RO  
5m bs0GL  
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。 Eyn3Vv?v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~::R+Lh(  
54;iLL  
template < typename Left > |knP  
struct value_return :^*V[77  
  { vV'^HD^v  
template < typename T > iwVra"y  
  struct result_1 K;97/"  
  { Xo*$|9[.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R5i8cjKZ?w  
} ; QP;b\1 1m  
mvL'l)  
template < typename T1, typename T2 > B>]5/!_4  
  struct result_2 z84W{! P  
  { (o:Cxh V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M!hby31  
} ; SB'YV#--  
} ; _F*w ,b$8  
2l SM`cw  
zo5.}mr+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F*w|/-e  
.J@[v  
下面我们来剥离functor中的operator() nn   
首先operator里面的代码全是下面的形式: x2B"%3th0  
X@Bpjg  
return l(t) op r(t) RP X`2zr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T7T!v  
return op l(t) <F3sQAe  
return op l(t1, t2) aK>9:{]ez  
return l(t) op ]EcZ|c7o9y  
return l(t1, t2) op 0>;#vEF*1  
return l(t)[r(t)] {x4[Bx1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FezW/+D  
otIJ[Mvyq  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9j2I6lGQ  
单目: return f(l(t), r(t)); |)4$\<d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w@ 5/mf?  
双目: return f(l(t)); Hb+#*42v  
return f(l(t1, t2)); ]dK]a:S  
下面就是f的实现,以operator/为例 rO`g~>-  
.apX72's,  
struct meta_divide )f!dG(\&#  
  { '=~y'nPG7  
template < typename T1, typename T2 > Z+dR(9otH3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5 muW*7  
  { Gh|!FRK[$  
  return t1 / t2; z-gwNE{  
} &0eB@8{N  
} ;  ke#;1  
4@V] zfu^Q  
这个工作可以让宏来做: 5p|@)  
&+j^{a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (rG1_lUDu  
template < typename T1, typename T2 > \ XH *tChf<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D+)=bPMe  
以后可以直接用 0;h1LI)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3uw7 J5x  
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 UjDF  
(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。。。) yK B[HpU-  
`I>K?  
xI: 'Hk1  
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 r^E]GDz  
4 ufLP DH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q-G|@6O  
class unary_op : public Rettype P\mm8s`f  
  { 9i<-\w^$  
    Left l; _o?(t\B9{  
public : h*KHEg"+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a-E-hX2  
w~U`+2a3  
template < typename T > rc$!$~|I3Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M',D  
      { euhZ4+  
      return FuncType::execute(l(t)); bVeTseAG  
    } --twkD  
j?f <hQ  
    template < typename T1, typename T2 > YU=ZZEVi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E)JyKm.  
      { 0Ad ~!Y+1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <gdgcvd  
    } unnx#e]  
} ; @6co\.bv  
~snF20  
:#[_Osmf(  
同样还可以申明一个binary_op ewrWSffe  
5; PXF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }#G"!/ZA0:  
class binary_op : public Rettype nbASpa(  
  { _`_IUuj$E  
    Left l; K`,d$  
Right r; 0 BCGJFZ{  
public : 2-V)>98  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %Sn6*\z  
bk wa{V  
template < typename T > Dw`m>'J0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;:4P'FWm^  
      { e?| URW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pTALhj#,  
    } T5azYdzJy  
V`\f+Uu  
    template < typename T1, typename T2 > 6 r.H8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 Y Q  
      { :Jeo_}e 0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tw/#ENo  
    } '^U tbp2<  
} ; (~Uel1~@  
AzW7tp;t =  
IE)"rTI)b  
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 )@,90Vhh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >&;>PZBPCO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q)Iv_N/  
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。 hDljY!P>p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )[^y t0%  
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。。。 ~`2&'8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VyWYfPK  
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) vx!::V7s6  
下面是修改过的unary_op TF=k(@9J?  
Jq$_=X&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $_RWd#Q(  
class unary_op \\S/ NA  
  { 5L-lpT8P  
Left l; TCHqe19?  
  I7dm \|#  
public : "{A*(.  
1E5a(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VYamskK[G:  
_F`$ d2  
template < typename T > ]C16y. ~e  
  struct result_1 5: daa  
  { fvcW'T}r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vi]r  
} ; 6<x~Mk'u)  
`^7:7Wr]=  
template < typename T1, typename T2 > C4QeDvpI  
  struct result_2 d,c8Hs8  
  { gjj 93  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .dx 4,|6  
} ; [%@2o<  
;V_.[aX  
template < typename T1, typename T2 > f64(a\Rw!^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M1oPOC\0.  
  { $hkq>i \  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qWsylC23  
} >Z+"`"^o}  
Q [r j  
template < typename T > EL^8zyg%%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q#P$'7"  
  { v(DwU!  
  return OpClass::execute(lt(t)); U|gpCy  
} {<qF}i:V  
,E\h!/X  
} ; JD6aiI!Su  
C5P$ &s\  
w8O" =},  
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 IY=/` g  
好啦,现在才真正完美了。 AXwaVLEBQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: NS`07#z^  
u!Xb?:3uj  
template < typename Right > & _; y.!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9O;cJ)tXY  
  { ^Ye\u1n4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GCDwWCxh  
} Sw~(uH_l  
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。 ^ eQFg>  
'77~{jy  
|]`hXr  
Xka<I3UD5  
U@G"`RYl  
十. bind 5?WYsj"  
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。 JVtQ ,oZ  
先来分析一下一段例子 *5_V*v6  
s~*}0-lS  
9Ycn0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xJ{_qP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vY6oV jM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XZ`:wmc|  
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。 oM!xz1kVL  
我们来写个简单的。 :.k ZR;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 07V8;A<,  
对于函数对象类的版本: ,7W:fwdR  
' +j<n[JLC  
template < typename Func > _AFQ>j  
struct functor_trait 62)d22  
  { NzQ9Z1Mxy  
typedef typename Func::result_type result_type; : [q0S@  
} ; 'OwyyPBF  
对于无参数函数的版本: #B8*gFZB  
A /(lKq  
template < typename Ret > Z$ p0&~   
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,apNwkY  
  { `K*b?:0lp  
typedef Ret result_type; B z^|SkEit  
} ; q2hFOm  
对于单参数函数的版本: %SrM|&[  
j9d!yW  
template < typename Ret, typename V1 > >I}9LyZt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xl(@C*.sC1  
  { ]mQw,S)/"  
typedef Ret result_type; sIy  
} ; }Ov ^GYnn  
对于双参数函数的版本: >-.e AvD  
!v|FT. T`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O~!T3APGU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X&M4MuL  
  { {Z> M  
typedef Ret result_type; K=dR%c(  
} ; `0ZZ/] !L  
等等。。。 K*q[(,9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .Da'pOe  
Rx7X_A}  
template < typename Func > V8WFQdXc  
struct func_return uI~s8{0T6  
  { )[L^Dmd,  
template < typename T > G,f-.  
  struct result_1 UH? p]4Nz  
  { 'OkGReKt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?WUF!Jk  
} ; +-<}+8G;  
z0%\OhuCcf  
template < typename T1, typename T2 > iYJZvN  
  struct result_2 F(5hmr  
  { /P:.qtT(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %c|UmKKi  
} ; b0v:12q  
} ; ;{#^MD MB  
26I  
 foRD{Hx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Os&n  
Su8|R"qU  
template < typename Func, typename aPicker > \25/$Ae}c  
class binder_1 cc}Key@D  
  { 7a4o1;l  
Func fn; <IJu7t>  
aPicker pk; x YfD()w<I  
public : +JRF0T  
+k\Uf*wh  
template < typename T > }|\d+V2On  
  struct result_1 9Fo fr  
  { vxFTen{-F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @%/]Q<<q  
} ; o:S0*  
C NsNZJ  
template < typename T1, typename T2 > m8R9{LC  
  struct result_2 JL=U,Mr6  
  {  Ea6 &~"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {ZU1x C  
} ; .zg8i_  
\OILWQ[/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} asJ!NvVG'  
'1?\/,em  
template < typename T > }t9.N`xu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #[{3} %b  
  { N_eX/ux  
  return fn(pk(t)); VU`OO$,W  
} m: n` g1  
template < typename T1, typename T2 > fq )vK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;-P)m  
  { A4C+5R  
  return fn(pk(t1, t2)); t.T UmJ  
} H}hFFI)#Oo  
} ; :bu>],d-8'  
!Ucjax~  
b[9&l|y^  
一目了然不是么? /X"/ha!=&D  
最后实现bind ]\-^>!F#K  
^I8Esl8  
ncu`vYI.  
template < typename Func, typename aPicker > N;Dp~(1 J1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >F1kR\!  
  { dZ#&YG)?e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {7u[1[L1  
} j#r6b]k(Hv  
YHNR 3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Snp|!e  
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。 @ "a6fn  
Y3.$G1{#0w  
十一. phoenix X cr  =  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <8,o50`B  
o[oM8o<  
for_each(v.begin(), v.end(), m!<i0thJ  
( m>USD? i  
do_ w(ln5q  
[ <q*oV  
  cout << _1 <<   " , " ,}oM-B  
] qm/Q65>E  
.while_( -- _1), :NJ_n6E  
cout << var( " \n " ) pl@O N"=[  
) ,B?~-2cCz  
); OsBo+fwT  
<,o>Wx*1C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W} WI; cI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Lbe\@S   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .2d9?p3Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: We0.3aG  
r/pH_@  
V7#v6!7A@  
template < typename Cond, typename Actor > 4BnSqwa_  
class do_while KT]Pw\y5  
  { ? WJ> p  
Cond cd; S$KFf=0  
Actor act; kEwaT$  
public : ~ wg:!VWA)  
template < typename T > X%yO5c\l2  
  struct result_1 ]7-&V-Ct*  
  { Qt_dEl  
  typedef int result_type; coYij  
} ; =*p/F  
*8~86u GU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (c0A.L)  
;iDPn2?6?x  
template < typename T > N0hE4t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJ$"l|$$  
  { fXrXV~'8  
  do 93t9^9  
    { _|h8q-[3  
  act(t); /mo(_  
  } s4&^D<  
  while (cd(t)); h-iJlm  
  return   0 ; rG,5[/l  
} 3u%{dGa  
} ; j+>J,axU!  
 hi g2  
.<kqJ|SVi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C9p"?vX  
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。 THmb6^  
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。 u2 `b'R9  
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。 '_|h6<.k[  
下面就是产生这个functor的类:  XL7h}  
lu Q~YjH  
Mq';S^  
template < typename Actor > cuOvN"nuNj  
class do_while_actor %Uz(Vd#K  
  { =8U&[F  
Actor act; R<B7K?SxV~  
public : 7GDHz.IX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kdGT{2u  
^eW}XRI  
template < typename Cond > J\ e+}{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JN7k2]{  
} ; N},n `Yl.  
@&[T _l  
@A)R_p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +V&{*f)  
最后,是那个do_ o)'y.-@Q  
)BRKZQN  
+F dB '  
class do_while_invoker j0@[Br%7  
  { ca+[0w@S  
public : uZ;D!2Q a  
template < typename Actor > z=$jGL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7FRmx 4(!  
  { y8fsveX  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;5@  t[r  
} &+G"k~%  
} do_; qKJSj   
Y!;|ld  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |!y A@y?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #r3l[ bKK  
最后来说说怎么处理break和continue HF3f)}l$  
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。 pmX#E  
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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