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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u*w'.5l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QtSJ9;eP  
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, OK8|w]-A  
2WF7^$^:  
o W<Z8s;p  
^E]Xq]vd"  
  class filler e<Bw duy  
  { og$%`o:{  
public : x9Oo.[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hAi`2GP.  
} ; f?Am)  
-5X*y4#  
{BI5lvx:  
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: F'Lav?^  
yb4Jsk5%  
8 o^ h\9I  
| > t,1T.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P&kjtl68 Y  
\A%s" O/  
)}3!iDA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W`k||U9  
?yNg5z  
1w~@'ZyU  
I%?ia5]H  
二. 战前分析   mN^/  
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。 '.$va<  
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 f=,(0ygt/  
f%gdFtJ &  
/\-iV)h1@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ] -}Zd\Rs  
  /* --------------------------------------------- */ :i};]pR   
vector < int *> vp( 10 ); 8`]1Nt!*B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $>*TO1gb+  
/* --------------------------------------------- */ kZU v/]Y.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ud`!X#e~  
/* --------------------------------------------- */ 99/`23YL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9*&RvsrX  
  /* --------------------------------------------- */ ]/cVlpZ{f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vQ_D%f4;  
/* --------------------------------------------- */ Y(U+s\X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;;{!wA+"D  
azKiXr#_(  
j-}WA"  
oU[>.Igi  
看了之后,我们可以思考一些问题: F?y4 L9|e  
1._1, _2是什么? S`t@L}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z4B-fS]  
2._1 = 1是在做什么? /9wmc2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0Z,a3)jcc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7Z7e}| \W  
vw5f|Q92  
l =`?Im  
三. 动工 GYJ lX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &ZR}Z7E*=  
I}hY @  
OA?pBA  
2leTEs5aK`  
template < typename T > lKT<aYX  
class assignment x sN)a!  
  { b,#lw_U"  
T value; w$fP$ \+  
public : yKb+bm&5:'  
assignment( const T & v) : value(v) {} uKF)'gj  
template < typename T2 > | f}1bJE+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H4Lvw8G  
} ; ~u^MRe|`  
$kD ;*v=  
S#[w).7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^6kE tTO*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WJ[ybzVj  
K.P1|  
WJA0 `<~  
1[U`,(C1  
  class holder ^f?>;,<&  
  { FbU98n+z  
public : $!q(-+(  
template < typename T > W+5<=jXFB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oEN^O:9e  
  { ed\umQ]   
  return assignment < T > (t); M[1!#Q><!  
} IizPu4|  
} ; |08'd5  
p~bx  
?y`we6~\1  
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: S?BI)shmg  
KP*cb6vA  
  static holder _1; #fQ}8UxU,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [5T{`&  
MUjfqxTT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F15Yn  
而不用手动写一个函数对象。 ^(c.A YI  
8H7=vk+  
Nfo`Q0\[P  
8Ts_;uId  
四. 问题分析 g*-%.fNA  
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。 N:% }KAc  
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。 Spm7kw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2zN"*Wkn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >"?jW@|g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >\s8S}p  
QRFBMq}'  
五. 问题1:一致性 .d?2Kc)SV\  
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?| L[rxs[7~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tH^]`6"QUa  
q!!gn1PT(T  
struct holder M9ACaf@  
  { (5\VOCT>4%  
  // F!*tE&Se+  
  template < typename T > -RKqbfmi=  
T &   operator ()( const T & r) const v3I-i|L<)  
  { P g.j]  
  return (T & )r; Bh0hUE  
} 6t!PHA  
} ; hg Pzx@  
4mM?RGWv  
这样的话assignment也必须相应改动: t,,W{M|E(  
dHO8 bYBH  
template < typename Left, typename Right > .sBwJZ  
class assignment vp2s)W8W  
  { ,SB5"  
Left l; gT0N\oU"  
Right r; EZb_8<DH  
public : *i,@d&J y]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wfp>BC  
template < typename T2 > \iQ{Q &JR:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hcX`X2^  
} ; + rN&@}Jt.  
3 z~d7J  
同时,holder的operator=也需要改动: 2R=Fc@MXs  
Zog&:]P'F  
template < typename T > fMl uVND  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t;/s^-}  
  { b-Xc6f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H9+[T3b  
} /]>8V'e\  
$ts1XIK%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,(y6XUV~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pr.+r?la]  
?Jy /]j5fI  
return l(rhs) = r; D@?Tq,= [  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >p?Vv0*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^=@`U_(,G  
+.pri  
template < typename Tp > j[Z<|Da  
class constant_t [$e\?c  
  { `:#IZ  
  const Tp t; S!6 ? b5  
public : 9?38/2kX4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^+k~{F,)  
template < typename T > e754g(|>b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /#-zI#iK  
  { pz0Q@n/X  
  return t; D&-cNxh  
} a%XF"*^v  
} ;  eo&^~OVT  
q .s'z}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IlfH  
下面就可以修改holder的operator=了 9YEE.=]T  
Z3qr2/  
template < typename T > AQm#a;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cP2n,>:  
  { ?)V|L~/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M'5PPBSR  
} kK%@cIXS3  
CAbR+ y  
同时也要修改assignment的operator() q5#6PYIq  
tFvXVfml  
template < typename T2 > PUbfQg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U%V4@iz~\m  
现在代码看起来就很一致了。 FT[of(g^  
M.u1SB0  
六. 问题2:链式操作 b-?d(-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~jD~_JGp  
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。 =Ohro '   
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。 T o$D [-  
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。 B1 Y   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0u?Vn N<  
:3A^5}iz  
template < typename T > W'{o`O=GGr  
struct result_1 4)Ab]CdD  
  { E>isl"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pv"QgH  
} ; zXaA5rZO  
D $&6 8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .g>0FP  
XE($t2x,M  
template < typename T > $Y?[[>u  
struct   ref fM!@cph(8  
  { 1qm _Qs&  
typedef T & reference; {xu~Dx  
} ; o7kQ&w   
template < typename T > #ja6nt8GC  
struct   ref < T &> &6&$vF65c  
  { l&{+3aC:  
typedef T & reference; OICH:(t_  
} ; MmH(dp+  
]FEsN6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d$B+xW  
WXFC e@  
template < typename T > 3eN(Sw@p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <RCeY(1  
  { ~tZy-1  
  return l(t) = r(t); t*wV<b  
} n'9&q]GN|  
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。 [PH56f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `N;O6 wZ  
CF]#0*MI  
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 ffG1QvC|M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cpu|tK.t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F5 7Kr5X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3(3-#MD0  
最后的布局是: jhB+ ]  
                Add |\T!,~  
              /   \ S.|%dz  
            Divide   5 }WnoI2  
            /   \ H,Yrk(O-  
          _1     3 WQBpU?O  
似乎一切都解决了?不。 tvOyT6]  
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。 %`0*KMO3  
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。 $g  '4'  
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: >2ny/AK|  
O2S{*D={  
template < typename Right > (".WJXB\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qdxDR 2]U  
Right & rt) const L8?;A9pc()  
  { plgiQr #  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pGP$2  
} u& <NBxY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e$N1m:1*  
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。 I>:.fHvUC  
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。 ^w*&7.Z  
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。 CGs5`a  
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。 J5SOPG  
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? d=/a{lP\  
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: Xp~O?2:3l  
+^3 *Y"6Z  
template < class Action > )NnkoCNeE  
class picker : public Action lin  
  { O5dBI_  
public : %h}3}p#4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'Ooq.jaK;/  
  // all the operator overloaded r<pt_Cd  
} ; XL`i9kV?  
# 66vkf*  
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。 j1K?QH=e#{  
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: >=YQxm}GJ  
i+~H~k}"X  
template < typename Right > @T)>akEOt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [='<K  
  { F32U;fp3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0pA>w8mh  
} }0 =gP?.kE  
gsVm)mkd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hD,@>ky  
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。 VL2ACv(  
UQ~gjnb[c  
template < typename T >   struct picker_maker v2}>/b)  
  { <zp|i#~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H;Gd  
} ; 2o1 RJk9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @pV&{Vp  
  { ;_E][m  
typedef picker < T > result; Rip[  
} ; PjkjUP  
79Q>t%rD[  
下面总的结构就有了: \&4)['4,  
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。 >/7[HhBT  
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。 I ka V g L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]lA.?  
至此链式操作完美实现。 6B@{X^6y  
Jqqt@5Ni  
8g6G},Y0  
七. 问题3 `.YMbj#T  
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。 E[tEW0ub  
#$v,.Yk  
template < typename T1, typename T2 > o_?A^u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >qci $  
  { uY:u[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V?4G~~F  
} *7K)J8kq  
1VB{dgr  
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: 0ae}!LO  
\g:Bg%43h  
template < typename T1, typename T2 > e`;U9Z  
struct result_2 &I?d(Z=:\  
  { E\XD~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ya'OI P `  
} ; 92g&,Wb  
kXW$[R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MJG)fFl] O  
这个差事就留给了holder自己。 nj7\vIR7  
    5Cl;h^R|m  
mH7Mch| m  
template < int Order > h;t5v6["  
class holder; b0[H{q-z{X  
template <> yA^+<uz}  
class holder < 1 > |=#uzp7*  
  { 2IFEl-IB[  
public : =R0#WMf$@  
template < typename T > %$zX a%A  
  struct result_1 p"o_0 {8  
  { Awlw6?   
  typedef T & result; 5db9C}0  
} ; S3&lkN5  
template < typename T1, typename T2 > ;1>)p x**  
  struct result_2 *!L it:H  
  { crRYgr  
  typedef T1 & result; v9l|MI15V  
} ; +t<'{KZ7;  
template < typename T > jfsbvak  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,Cj` 0v#  
  { >UB ozmF=\  
  return (T & )r; at5=Zo[bP  
} <jtu/U]78|  
template < typename T1, typename T2 > I 2*\J)|f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ui05o7xg~p  
  { ]VHO'z\m  
  return (T1 & )r1; .{66q#.  
} Ugv"A;l  
} ; Lb%:u5X\D@  
[TX5O\g![  
template <> /Pgc W  
class holder < 2 > ^:,I #]  
  { "[wP1n!G  
public : o;7_*=i  
template < typename T > $D~vuA7  
  struct result_1 uDsof?z  
  { Z)RV6@(  
  typedef T & result; Ib0@,yS[  
} ; c~{)vL0K  
template < typename T1, typename T2 > 992cy2,Fb  
  struct result_2 WcKL=Z?(  
  { afj[HJbY  
  typedef T2 & result; t^(wbC  
} ; ^.(i!BG'  
template < typename T > ^y3snuLtE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +4m~D`fqt[  
  { uz[5h0c  
  return (T & )r; mNnt9F3Eq  
} ~{f[X3m^  
template < typename T1, typename T2 > h . R bdG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =aJb}X  
  { -aF\ u[b  
  return (T2 & )r2; B&4NdL/  
} 9xIz[`)i.  
} ; ("ulL5  
ff.;6R\  
I9E]zoj8  
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> >。 SZm&2~|J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8@d,TjJDo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /Q2{w >^DK  
H<bB@(i  
return l(i, j) = r(i, j); 0ZjinWkR[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8ZvozQE  
wU)vJsOq  
  return ( int & )i; 7~7_T#dTh  
  return ( int & )j; /GMT  
最后执行i = j; Mh*^@_h?  
可见,参数被正确的选择了。 }@avG t;v  
o+ 0"@B  
;-@v1I;  
hF7#i_UN<  
4/M~#  
八. 中期总结 _S;Fs|p_  
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: <R @w0b>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UsBtk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j5]6 CG_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gDBdaxR<  
9 M!J7 W  
Qlgii_?#@  
$ru()/pI)z  
CiTjRJ-ZW)  
pv){R;f  
九. 简化 `w/`qG:dK  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 MNZD-[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~x 0x.-^A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x,>r}I>^Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ELqpIXq#  
  +-*/&|^等 `dK%I  U  
2. 返回引用。 t +@UC+aW  
  =,各种复合赋值等 6;vfl*  
3. 返回固定类型。 1*u i|fuK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tv8}O([  
4. 原样返回。 k^v P|*eu  
  operator, ?^z.WQ|f@  
5. 返回解引用的类型。 "0#d F:qt  
  operator*(单目) H:>i:\J/M9  
6. 返回地址。 *mTx0sQz(J  
  operator&(单目) 1Wy0#?L  
7. 下表访问返回类型。 UA]U_P$c  
  operator[] Jx_BjkF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N)b.$aC  
  operator<<和operator>> 2#?qey  
l=?G"1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 / 1R` E9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t>izcO  
)Me$BK>  
template < typename Left > A6# 5 z  
struct value_return 1Xj>kE:  
  { ^ ;XJG9a0\  
template < typename T > tj=l!  
  struct result_1 wYIlp  
  { }* s%|!{H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Me XGE  
} ; ;u "BCW  
T0=%RID%=  
template < typename T1, typename T2 > \>@QJ  
  struct result_2 c1L0#L/F6"  
  { jX8,y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p a)2TL/@  
} ; _6k ej#o8  
} ; 5fqQ;r  
"hi)p9 _cR  
HE0@`(mCpa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sp'f>F2]  
d iGkwKj  
下面我们来剥离functor中的operator() jdWA)N}kDG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dZ"w2ho  
1 /dy@'  
return l(t) op r(t) "ABg,^jf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @K:TGo,%I  
return op l(t) Q5~Y;0'  
return op l(t1, t2) D?:AHj%gW  
return l(t) op ?<"H Io  
return l(t1, t2) op c.;}e:)s  
return l(t)[r(t)] (h3f$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] krI@N}OU  
*8?0vkZZ2  
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: J;AwC>N  
单目: return f(l(t), r(t)); Y3RaR 9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W+&<C#1|]  
双目: return f(l(t)); FT/STI  
return f(l(t1, t2)); z1R_a=7  
下面就是f的实现,以operator/为例 PH]/*LEj  
0M_~@E*&  
struct meta_divide 3!:?OUhx  
  { 7g&"clRGO  
template < typename T1, typename T2 > oPCtLz}z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x'IYWo ]  
  { (_aM26s  
  return t1 / t2; gJUawK  
} ndCHWhi  
} ; &W@#p G  
WMw^zq?hd@  
这个工作可以让宏来做: Nxd<#p  
{ *&Wc Os  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y.PsC '  
template < typename T1, typename T2 > \ U&}v1wdZ3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VQ,;~^Td  
以后可以直接用 8n1<nS<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pv3rDQ/Yt|  
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 lI"~*"c`  
(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。。。) 2LqJ.HH  
@W+m;4HH  
oFC]L1HN&  
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 :,'yHVG\  
]W9{<+&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aIXN wnq  
class unary_op : public Rettype HJ]9e  
  { f%2>pQTq@)  
    Left l; xh) h#p.  
public : N!#0O.6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aI'MVKwMk  
TyG;BF|rwk  
template < typename T > Y_SB3 $])  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Jr!a M'  
      { 6*u WRjt  
      return FuncType::execute(l(t)); e"@Ag:r@a  
    } <T|?`;K  
W#@Mx  
    template < typename T1, typename T2 > V9dJNt'Ui  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 41Nm+$m  
      { zD z"Dn9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jM%8h$&E  
    } %Xfy.v  
} ; {I:nza  
9iy3 dy^  
Q`{2 yU:r  
同样还可以申明一个binary_op c ?(X(FQ  
|_GESpoHH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fp`k1Uq@  
class binary_op : public Rettype XJI ff$K  
  { h:3^FV&#  
    Left l; }F<=  
Right r; ]aN]Ha  
public : ~( ~ y=M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WPpS?  
_ \LP P_  
template < typename T > cq#=Vb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &]_2tN=S$  
      { lv=rL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j : $Ruy  
    } 4!k 0  
li7"{+ct  
    template < typename T1, typename T2 > &o]ic(74c?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &s>E~M0+J  
      { ?Tr\r1s]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pHKGK7 S-  
    } (S)jV 0  
} ; (ibj~g?U,  
]r\d 5  
6 #m:=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^2 }p%j >  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4Y `=`{Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  aWTvowA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Hph$Z 1{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k0^t$J W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P3op1/Np  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cf{rK`Ff^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) IQNvhl.{  
下面是修改过的unary_op cI/Puh^3  
UJ^MS4;I3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8^2E77s4U  
class unary_op dZIruZ)x  
  { X*QQVj  
Left l; g3Z"ri~!G  
  eX3|<Bf  
public : 3@8Zy:[8<  
kl[Jt)"4@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <#%kmYSL  
4E 0 Y=  
template < typename T > l37) Q  
  struct result_1 5kdh!qy[$,  
  { qw35LyL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tuIQiWHbM  
} ; "Iu Pg=|#  
8d|#W  
template < typename T1, typename T2 > 8=Aoj% l#  
  struct result_2 W%_Cda5,  
  { >V|KS(}s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'eDV-cB  
} ; %RD%AliO}K  
]7:*A7/!.  
template < typename T1, typename T2 > + X0db  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DR c-L$bD  
  { =?oYEO7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sMHP=2##  
} uz'MUT(68  
\_|g}&}6Y  
template < typename T > rOA{8)jIa*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Ds@nuQ  
  { C]GW u~QF  
  return OpClass::execute(lt(t)); -![>aqWmj1  
} </-aG[Fi  
a"bael  
} ; #.W^7}H  
?f&O4H  
Q)L6+gW^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /pYp, ak  
好啦,现在才真正完美了。 %z "${ zw  
现在在picker里面就可以这么添加了: SsfHp  
+5xk6RP   
template < typename Right > I6lWB(H!u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n1r'Y;G  
  { w6<zPrA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F$nc9x[S  
} @0&KM|+  
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。 Ro :)N:C  
"Kc1@EX=  
RElIWqgY  
ujan2'YT  
=QJI_veUG`  
十. bind 6!$2nK+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >NMq^J'/  
先来分析一下一段例子 Gm.2!F=R4A  
}y&tF'qG  
l invK.Lf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} } 3JOC!;;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bW?cb5C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &E0L 2gbI  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Q1^kU0M}  
我们来写个简单的。 MR}h}JEx0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cVuT|b^  
对于函数对象类的版本: 9`Zwa_Tni  
:>3/*"vx?G  
template < typename Func > j7sRmQCl  
struct functor_trait UtYwG#/w  
  { 'wd&O03&  
typedef typename Func::result_type result_type; ~Hb2-V  
} ; t*(buAx  
对于无参数函数的版本: @;`d\lQ  
"U o~fJ  
template < typename Ret > BVe c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Pt\GVWi_t  
  { HMl M!Xk?  
typedef Ret result_type; D V=xqC6}  
} ; nk.j7tu  
对于单参数函数的版本: FfpP<(4  
eiJ~1H X)  
template < typename Ret, typename V1 > 7 (pl HW|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i(an]%'v  
  { QUK v :;  
typedef Ret result_type; }2.0e5[  
} ; Mi:i1i cdn  
对于双参数函数的版本: v18OUPPX  
gH:+$FA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $q 9dkt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $b`~KMO  
  { 4H_QQ6  
typedef Ret result_type; e=sV>z>  
} ; Yc2dq e>  
等等。。。 '@G=xYR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fp?cb2'7  
{vox x&UX  
template < typename Func > O%*:fd,o-  
struct func_return  Vl`!6.F3  
  { jSdW?IH  
template < typename T > |<!xD iB  
  struct result_1 iCNJ%AZ H  
  { F42?h:y8I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QQ\\:]iM  
} ; k<QZ_*x}G  
V|j{#;  
template < typename T1, typename T2 > .M([n-  
  struct result_2 *_H^]wNJG  
  { aK?PK }@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ykD-L^}  
} ; 4`'V%)M  
} ;  ?F/)<r  
DT[WO_=  
o|Kd\<rY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bA02)?L  
\%Lj !\  
template < typename Func, typename aPicker > @YHt[>*S  
class binder_1 DsCbMs=Y  
  { Mt\.?V:  
Func fn; `9mc+  
aPicker pk; L17{W4  
public : 80"oT'ZFh  
3='Kii=LA  
template < typename T > eZMfn$McJv  
  struct result_1 <K {|#ND#  
  { 8 Az|SJ<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Y1&GO;  
} ; I]6,hygs  
$ 9 k5a  
template < typename T1, typename T2 > 3"LT''  
  struct result_2 mu$rG3M  
  { fR#W#n#m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6wH:jd9,  
} ; U$ Od)  
rp,Us#>6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NuR3]Ja\0  
tOxTiaa=  
template < typename T > 04#<qd&ob@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _3zJ.%  
  { sGO+O$J  
  return fn(pk(t)); i0'g$  
} F!zGk(Pu  
template < typename T1, typename T2 > =k##*%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Lugdf'  
  { !dOpLUh l  
  return fn(pk(t1, t2)); C=x70Y/  
} k|3hs('y|  
} ; 52.%f+Oa  
349BQ5ND  
9yWSlbPr]  
一目了然不是么? Kj/Lcx;bh  
最后实现bind m*vz   
V<Co!2S  
hQwUw foe@  
template < typename Func, typename aPicker > 21 z@-&Oq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (je`sV  
  { j9f[){m`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "GX k;Y  
} N14Q4v-*x  
F0ylJ /E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hq?F8 1  
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。 ZwM d 22  
3u/ GrsF  
十一. phoenix N*SUA4bnuM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D*t[5,~j  
58t~? 2E  
for_each(v.begin(), v.end(), gdkHaLL"  
( A@jBn6  
do_ #@m6ag.  
[ 2hY"bpGW   
  cout << _1 <<   " , " k_`YVsEYP  
] JfRqOEP4Y  
.while_( -- _1), KN'twPFq  
cout << var( " \n " ) ]sJjV A  
) Uj^Y\w-@Z  
); j+[oZfH  
|}Mthj9n  
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: ^+x,211f  
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 ]-jaIvM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5? *Iaw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4@=[r Zb9  
P5__[aTD  
00pe4^U  
template < typename Cond, typename Actor > x\8gb#8  
class do_while zQoJ8i>  
  { R~BFZF>:  
Cond cd; _7<G6q2(  
Actor act; {EJ+   
public : FTu<$`!1L  
template < typename T > &Z%'xAOGR  
  struct result_1 *1h@Jb34  
  { 0u bf]Z  
  typedef int result_type; SK 5__Ix  
} ; zvwv7JtB  
}ISR +./+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qRXHaQi@9  
F]cc?r312  
template < typename T > r o8C^d]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (@Eb+8Zd  
  { 9Us'Q{CD   
  do vdd>\r)v  
    { [a7S?%>Bh  
  act(t); ]L?WC  
  } |Elz{i-  
  while (cd(t)); ^ # 3,*(S  
  return   0 ; M$e$%kPShE  
} #M<u^$Jz  
} ; !}q@O-}j  
AmK g;9LS  
F41gMg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4%7Oaf>9  
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。 0yxwsBLy  
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。 @B9#Hrc  
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。 w:2yFC  
下面就是产生这个functor的类: ]W7&ZpF  
O@>{%u  
at(gem  
template < typename Actor > (I;lE*>  
class do_while_actor 40$9./fe)  
  { S*%:ID|/C2  
Actor act; T#a6X;9P  
public : S"/gZfxer  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `+(4t4@ew  
7e /Kh)5G  
template < typename Cond > VM+l9 z>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G{0f* cH)  
} ; !J(6E:,b#  
u?KG%  
+f,I$&d.V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r@ba1*y0  
最后,是那个do_ Qm4cuV-0{  
5Zl7crA[  
}DQ[C&  
class do_while_invoker J7k=5Fqej;  
  { zwK$ q=-:  
public : W3&~[DS@~  
template < typename Actor > 7eG@)5Uy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,.V=y%  
  { aZCxyoh+  
  return do_while_actor < Actor > (act); D!D}mPi[  
} }3R:7N`,|  
} do_; be'&tsZ9  
$it>*%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gXB&Sgjo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yn04[PN2  
最后来说说怎么处理break和continue jR{t=da  
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。 iBCIJ!;  
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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