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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r\{; ~V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nHL(v  
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, 7R om#Kl:  
 _$4vk  
}EHmVPe  
DfP vi1  
  class filler F (:] lM|  
  { 3gmu-t v  
public : ps?B;P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #EU x1II  
} ; ,b8B)VZ?  
b;sjw5cm_  
W?auY_+P  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -zL xT  
(z<& PP  
#bLeK$  
)kNyl@m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Rs%6O|u7  
 !.k  
y3C$%yv0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [mk!] r  
Fop "m/  
uBC*7Mkm  
l4Y}<j\;  
二. 战前分析 =zW.~(c{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PfVjfrI[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )Ikx0vDFQ  
^?tF'l`  
>?A3;O]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [&FWR  
  /* --------------------------------------------- */ M0%):P?x  
vector < int *> vp( 10 ); "%Eyb\V!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /ZKO\q  
/* --------------------------------------------- */ ~A=Z/46*Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8>K2[cPD  
/* --------------------------------------------- */ f8 M=P.jz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]"M4fA  
  /* --------------------------------------------- */ s?*MZC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A5gdZZ'x  
/* --------------------------------------------- */ N5[fw z w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); } Pc6_#  
TNC,{sM  
"-TIao#  
Ey u?T  
看了之后,我们可以思考一些问题: m/0t; cx  
1._1, _2是什么? `795 K8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e]{X62]  
2._1 = 1是在做什么? aKC3T-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 b9([)8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S\jN:o#b  
PRCr7f  
{N$G|bm]u<  
三. 动工 rm4j8~Ef  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k^.9;FmQ  
'&}B"1  
-K)P|'-?m  
 g=:C/>g  
template < typename T > `7|v  
class assignment D|n`9yv a  
  { CtA0W\9w5a  
T value; ?H3xE=<X  
public :  _D(F[p|  
assignment( const T & v) : value(v) {} iffRGnN^e  
template < typename T2 > )vk$]<$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t <#Yr%a  
} ; 8<uKzb(O:  
\^3\_T&6  
-U=bC   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z>hG'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?ei7jM",  
,.f GZ4  
cQUmcK/,  
u<\/T&S  
  class holder hC8'6h  
  { =2{^qvP  
public : D{/GjFO  
template < typename T > C (_xqn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W!z=AL{  
  { f?_H02j`/E  
  return assignment < T > (t); nlK"2/W  
} -`B|$ W  
} ; O- &>Dc  
pXCmyLQ  
jQ_j#_Vle  
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: dd>stp   
:\48=>  
  static holder _1; !K1[o'o#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #G^?4Z a  
r/fLm8+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }dE0WJcO  
而不用手动写一个函数对象。 FbHk6(/)  
*}0g~8Gp  
R b6` k^  
0AFjO)  
四. 问题分析 hHdH#-O:4"  
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。 h4S,(*V$!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (J~n|hA2/D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6`{Y#2T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q?{wRBVVB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0\Qqv7>  
hn-9l1~!h  
五. 问题1:一致性 !5Kv9P79  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4?,N;Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +=^10D  
a4L8MgF&$-  
struct holder $v+Q~\'  
  { L*1C2EL/q  
  // `(EY/EsY  
  template < typename T > X) xQKkL0  
T &   operator ()( const T & r) const n_hV;  
  { W :jC2,s!m  
  return (T & )r; %X O97  
} u:3~Ius  
} ; O!kBp(?]  
[L"(flY(E  
这样的话assignment也必须相应改动: a&p|>,WS  
TP[<u-@G  
template < typename Left, typename Right > <MI>>$seiJ  
class assignment \L(~50{(  
  { pog*}@ OS  
Left l; KE`}P<K&  
Right r; cWP34;NNM  
public : Qq(/TA0$-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hkee,PiiP  
template < typename T2 > E=3<F_3W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YUat}-S  
} ; ne4hR]:  
I8)x 0)Lx  
同时,holder的operator=也需要改动: U|={LU  
#)2'I`_E  
template < typename T > 3VbMW,_&"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gN Xg  
  { b'4{l[3~nl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {Tl5,CAz  
} ?k]^?7GN  
\vXo~_-&  
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。 {A2(a7vV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8TZNvN4u  
_<|NVweFS  
return l(rhs) = r; 0{j] p^'<  
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。 iVLfAN @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r'#5ncB  
&p%0cjg"Q  
template < typename Tp > M3c-/7  
class constant_t h.E8G^}@  
  { ;z/Z(7<; ;  
  const Tp t; ;tP-#Xf  
public : $+!/=8R)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SZW`|ajH  
template < typename T > 8<z+hWX=4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1~Zmc1]  
  { 0qqk:h  
  return t; BMkN68q  
} @r^a/]5D  
} ; F$y3oX  
$DeHo"mg7m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8e:J{EG~  
下面就可以修改holder的operator=了 3,=97Si=  
F~2bCy[Z  
template < typename T > ) gbns'Z<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m-4P*P$X  
  { kHygif !I4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FCnOvF65  
} $8vZiB!"  
ZgK[,<2  
同时也要修改assignment的operator() xr}3vJ7  
]KdSwIbi  
template < typename T2 > iqm]sC`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VPoA,;Y"-  
现在代码看起来就很一致了。 7v3'JG1r-  
1t wC-rC  
六. 问题2:链式操作 Jd?N5.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kVR_?ch{  
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。 ZxLdh8v.  
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。 (3~h)vaJ  
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。 jR[VPm=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lZ|+.T!g?  
\!M6-kmi  
template < typename T > r#rL~Rsd}  
struct result_1 A[:0?Ez=  
  { P0VXHE1p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $`,10uw  
} ; *;cvG?V  
:}'5'oVG  
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: vqO d`_)  
DSjEoWj   
template < typename T > X5@+M!`  
struct   ref  |Hx#Uk#  
  { SO @d\H  
typedef T & reference; n@|5PI"bx  
} ; 5My4a9  
template < typename T > Od_xH  
struct   ref < T &> >-U'mkIH  
  { )` ~"o*M  
typedef T & reference; Y;2WY 0eq  
} ; $eHYy,,  
!\|_,pSB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Buc{dcL/  
wW &q)WOi  
template < typename T > |i_+b@Lul  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _y:-_q  
  { )Fk*'6  
  return l(t) = r(t); 9o%k [n  
} uCkXzb9_z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 e}lF#$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tVfZ~q J  
) uM*`%  
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 eX)'C>4W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WB)pE'5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R !&9RvNw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bu0i #  
最后的布局是: atr 0hmQ  
                Add u@&e{w~0  
              /   \ +;r1AR1)x  
            Divide   5 U]/iPG &_  
            /   \ 0zQ~'x  
          _1     3 mIW8K ):  
似乎一切都解决了?不。 75v7w  
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。 N+lhztYQ?  
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。 9w3KAca  
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: z)tULnR8  
df\^uyD;  
template < typename Right > ~jz!jF~I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gXJtk;  
Right & rt) const 2i9FzpC3  
  { Ei>.eXUD5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1S[4@rZ  
} U:r^4,Mz*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _uXb 9  
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。 Cb4.N 8  
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。 ql/K$#u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )6 U6~!k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 q@i>)nC R  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? zv .#9^/y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: h2jrO9  
M!i["($_  
template < class Action > &/m0N\n?  
class picker : public Action t,NE`LC  
  { kz0pX- @b  
public : #~}4< 18  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m@Hg:DY  
  // all the operator overloaded O0l1AX"  
} ; hy&WG&qf  
C6"{-{H  
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。 d9iVuw0u<  
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]C  
]hMs:$}  
template < typename Right > g3|k-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~"J7=u1o  
  { kxQ al  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xr."C(`w  
} jXPf}{^  
D`'h8:\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .(^%M 2:6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vRkVPkZ6|  
''^2rF^  
template < typename T >   struct picker_maker y$Fk0s*>  
  { }!uwWBw`  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  h3 e %(a  
} ; %OJ"@6A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DX0#q #  
  { cb=ixn  
typedef picker < T > result; fJ  GwT  
} ; ~@#s<a,%;  
j'x@P+A  
下面总的结构就有了: -!lSk?l  
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。 I*z|_}$  
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。 8\F|{vt#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i);BTwW)#]  
至此链式操作完美实现。 `3eQ#,G!  
#.<Dq8u  
}wB!Bx2  
七. 问题3 \zh`z/=92  
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。 : ]JMsa6  
Ts\PZQ!q  
template < typename T1, typename T2 > vs^)=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g#Z7ReMw  
  { Py`7)S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zr ~4@JTS  
} o)wOXF  
u g_c}Nv=Y  
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: =}" P;4:  
CZ!gu Y=  
template < typename T1, typename T2 > naiQ$uq0  
struct result_2 w7E#mdW  
  { U#x`u|L&6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c8N pk<  
} ; |H(i)yu"5'  
# uy^AC$  
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? _Tf %<E  
这个差事就留给了holder自己。 "r=p/"4D  
    t*`G@Nj  
)EK\3q  
template < int Order > S c ijf 9  
class holder; %CZGV7JdA  
template <> IL,iu  
class holder < 1 > e6>[ZC  
  { QFB2,k6jN  
public : _VB;fH$  
template < typename T > CHi t{ @9  
  struct result_1 1@N4Y9o  
  { BXNC(^  
  typedef T & result; KBoW(OP4'  
} ; vjVa),2  
template < typename T1, typename T2 > 29nMm>P.e  
  struct result_2 [x%8l,O #l  
  { .E 9$j<SP-  
  typedef T1 & result; 610u!_-  
} ; _aU :[v*!  
template < typename T > kT%m`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _&N:%;9uD  
  { *Z+U}QhHD6  
  return (T & )r; 2q UX"a4  
} sDvy(5  
template < typename T1, typename T2 > cJ>^@pd{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tiy#b8  
  { pJ x H  
  return (T1 & )r1; q&&uX-ez5W  
} ,g1~4,hqQ  
} ; <O41 M\,  
QO>)ug+  
template <> -M+o;  
class holder < 2 > /IG3>|R  
  { #sv:)p  
public : Pz|}[Cx-  
template < typename T > A9WOu*G1O  
  struct result_1 &?I3xzvK  
  { BwYR"  
  typedef T & result; -^*8D(j*  
} ; ]vuxeu[cu,  
template < typename T1, typename T2 > 8/}S/$  
  struct result_2 Y3ypca&P9  
  { 29W`L2L  
  typedef T2 & result; *CVI@:Q9  
} ; c],Zw  
template < typename T > -aDBdZ;y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,!^g8zO  
  { MIu'OJ"z~  
  return (T & )r; R0yp9icS  
} _$mS=G(  
template < typename T1, typename T2 > PKev)M;C+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k#2b3}(,  
  { Qqd+=mgc  
  return (T2 & )r2; #UnGU,J  
} 5r0Sl89J  
} ; !MOcF5M  
PkOtg[Z  
S,s") )A1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?U,XyxN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [C3wjYi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U9Lo0K  
0Rn`63#  
return l(i, j) = r(i, j); "VeNc,-nfQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B~3qEdoK5`  
aSeh?2n8  
  return ( int & )i; QaOF l` i  
  return ( int & )j; 1 y7$"N8Xo  
最后执行i = j; _Ry  
可见,参数被正确的选择了。 rD>q/,X=\  
<2\Q Y  
2~)q080jh  
_2<k,Dl;RY  
 P!/:yWd  
八. 中期总结 ?o d*"M  
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: 5?TjuGc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pS!N<;OWr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b~+\\,q}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2!a~YT  
\qbEC.-K  
"; ?^gA  
qjRp5  
Z-i$KF  
a]x\e{  
九. 简化 Csm23QLsg)  
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。 FFc?Av?_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z\<gm$1CB  
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: $t>ow~Xi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rzKn5Z  
  +-*/&|^等 a@-!,Hi  
2. 返回引用。 e)4L}a  
  =,各种复合赋值等 jE$]Z(Ab  
3. 返回固定类型。 =l$qwcfbo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .:;#[Z{-  
4. 原样返回。 kJ0otr2P  
  operator, Rx4O?7;  
5. 返回解引用的类型。 L;' v,s  
  operator*(单目) KkZo|\V  
6. 返回地址。 D]Gt=2\NG9  
  operator&(单目) MLn?t^v-  
7. 下表访问返回类型。 G]I^zd&P  
  operator[] ?tYc2R9x6"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R(A"6a8*  
  operator<<和operator>> !xD_=O  
,,(BW7(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 SVT'fPm1M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }/z\%Y  
wk6tdY{&s  
template < typename Left > u=B,i#>s  
struct value_return Z9lfd6MU,  
  { OSCeTkR  
template < typename T > MtK5>mhZI`  
  struct result_1 -MeO|HWm  
  { {FM:\/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8KS9!*.iZ  
} ; qC YXkZ%`  
N:rnH:g+:  
template < typename T1, typename T2 > 12yX`9h>  
  struct result_2 2aGK}sS6  
  { u}KEH@yv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >l!DW i6  
} ; _6'HBE  
} ; _qhYG1t  
,9ZN k@q  
w77"?kJ9X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i9y&<^<W  
Y&`nB,'  
下面我们来剥离functor中的operator() btU:=6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @c{b\is2  
o*|j}hnbv  
return l(t) op r(t) }Gm/9@oKc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,46k8%WW  
return op l(t) <o\I C?A  
return op l(t1, t2) nK|WzUtp  
return l(t) op 54, (;  
return l(t1, t2) op Kg;1%J>ee  
return l(t)[r(t)] *.Ceb%W7C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T>s3s5Y  
JIU=^6^2'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: R>. %0%iq  
单目: return f(l(t), r(t)); `}f wR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !`#xFRHe  
双目: return f(l(t)); 'x!5fAy  
return f(l(t1, t2)); 421ol  
下面就是f的实现,以operator/为例 tsu Mt  
DU-&bm  
struct meta_divide Az>gaJ/_  
  { 8_F5c@7  
template < typename T1, typename T2 > 69u"/7X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &\GB_UA  
  { \LpR7D  
  return t1 / t2; Kdwt^8Umh  
} V3$Yr"rZ;  
} ; IPT\d^|f  
.`K<Iug1  
这个工作可以让宏来做: |Ptv)D  
[.NG~ cpb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )R'~{;z }  
template < typename T1, typename T2 > \ ]J7.d$7T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %2D9]L2Up  
以后可以直接用 ULkhTB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u DpCW}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0? QTi(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O o+pi$W  
S( r Fa  
L) ]|\|  
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 mxJ& IV  
qE&R.I!o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4R/cN' -  
class unary_op : public Rettype yk| < P\  
  { fSFb)+  
    Left l; g",htYoEnj  
public : [~<X|_L G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U6@Hgi>  
B#T4m]E/  
template < typename T > 8vLaSZ="[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yq?FiE0  
      { t$lO~~atr  
      return FuncType::execute(l(t)); zg2}R4h  
    } ?@i_\<A2  
]FNqNZ  
    template < typename T1, typename T2 > sox0:9Oqnf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Dm2>:Dmt  
      { j!:^+F/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x4C}AyR  
    } IE|$mUabm  
} ; plRBfw>]N  
Z4 +6'  
sV)) Z2sq  
同样还可以申明一个binary_op U\ Et  
xQ=sZv^M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |99/?T-QW  
class binary_op : public Rettype eZMDtB  
  { jLRh/pbz4  
    Left l; [Grd?mc#  
Right r; %|:Gn)8  
public : OJGEX}3'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `"/s,"c:D  
*+ql{\am4N  
template < typename T > ?B"k9+%5ej  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uoM;p'  
      { 8i=c|k,GL.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >vPDF+u  
    } *?a rEYc8  
b!7*bFTt  
    template < typename T1, typename T2 > 5mxYzu;#]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u._B7R&>  
      { `EUufTYi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &]'{N69@d?  
    } oWu2}#~z_  
} ; W/3,vf1  
7 )`U%}R  
ke sg]K  
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 :QGd/JX$n`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2|KgRk|!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V kA$T8  
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。 [!ghI%VK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LK}Ih@ f  
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。。。 &G)I|mv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h2SVDKj  
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) Y%FQ]Q=+  
下面是修改过的unary_op 78}QaE  
=o@CCUKpj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'edd6yTd  
class unary_op RpAqnDX)  
  { ,dTRM  
Left l; 3 ?1qI'5  
  H6Mqy}4W  
public : E,S[3+  
6V"|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QgZwU$`p0  
o"te7nBI  
template < typename T > "%o,P/<X  
  struct result_1 :ub 4p4h*  
  { OD*\<Sc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; csceu+ IA  
} ; ;#F/2UgHB  
KxZO.>,  
template < typename T1, typename T2 > `K,{Y_  
  struct result_2 8 z) K  
  { ~$GRgOn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PJq;OM|  
} ; yMU>vr  
A{[joo  
template < typename T1, typename T2 > NtuO&{}i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dr|>P*  
  { B}PT-S1l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yJCqP=  
} ,f4VV\  
WIe7>wkC  
template < typename T >  kYls jM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0pO{{F  
  { T<hS  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1S&GhJ<wJ  
} #H'j;=]:  
_2eRH@T  
} ; 6zo'w Wc3  
*>lh2ssl L  
\~sc6ho  
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 k$u\\`i]oC  
好啦,现在才真正完美了。 {:D8@jb[  
现在在picker里面就可以这么添加了: |[)k5nUQ|  
7# ~v<M6  
template < typename Right > 0rt@4"~~w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zn,y'},  
  { aC\O'KcH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @/MI Oxg[  
} Zj+S "`P  
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。 $+ z 3  
#ujry. m  
scf.> K2  
(E{>L).~  
WH>=*\  
十. bind <G};`}$a  
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。 9H~2 iW,Q;  
先来分析一下一段例子 jGg,)~)Y  
wzXIEWJ  
aVg~/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Dq [ f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F@8G,$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N('=qp9  
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。 [>2iz  
我们来写个简单的。 s6q6)RD"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I_1(jaY  
对于函数对象类的版本: I7@|{L1|FB  
jR1o<]?  
template < typename Func > jW,b"[  
struct functor_trait 9HsiAi*  
  { 3V(]*\L  
typedef typename Func::result_type result_type; ~.Wlv;  
} ; jmp0 %:+L  
对于无参数函数的版本: j*.K|77WHj  
F@]9 oF  
template < typename Ret > )j/2Z-Ev:W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :w!A_~ w2  
  { [P'"|TM[ ~  
typedef Ret result_type; yt'P,m  
} ; @ 0'j;")XV  
对于单参数函数的版本: L;7u0Yg  
Wc*jTip  
template < typename Ret, typename V1 > V-{3)6I$hG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D6$*#D3U  
  { t@&U2JaL>W  
typedef Ret result_type; / 5!0wxN  
} ; ag_*Z\  
对于双参数函数的版本: .+07 Ui]I!  
-JEiwi,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J~]Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H;h$k]T  
  { oe'f?IY  
typedef Ret result_type; %,1xOl4l  
} ; ]<3n;*8k?  
等等。。。 %.h&W;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Dhe*)  
4'+g/i1S F  
template < typename Func > u ?-|sv*  
struct func_return 9-W3}4'e  
  { R_4eME2LB  
template < typename T > O .ESI  
  struct result_1 %eE0a4^".  
  { tD~ n PbbB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 rFjYx8D!  
} ; ] 6X;&=H  
t/wo G9N  
template < typename T1, typename T2 > qkM)zOZ^  
  struct result_2 0!Vza?9  
  { aw923wEi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~n"?*I`  
} ; O"GuVC}B  
} ; Ke;eI+P[  
@!Z1*a.  
H|IG"JB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }Q?a6(4  
Ob&m&2s,  
template < typename Func, typename aPicker > /fSsh;F  
class binder_1 %/4_|.8u  
  { ]vflx^<?  
Func fn; xZ]QT3U+  
aPicker pk; +n%d,Pz  
public : @DNwzdP  
Y#5v5  
template < typename T > J2Mq1*Vpq  
  struct result_1 Hl#?#A5  
  { T,oZaJ<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *mJ\Tzc)  
} ; 64L;np>  
f<{f/lU@  
template < typename T1, typename T2 > 2oF1do;  
  struct result_2 Z[9t?ePL  
  { i'QR-B&Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .iC!Ttr  
} ; N/!(`Z,  
]$,3vYBf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oF~+L3&X  
 Zsn@O2  
template < typename T > cy(4g-b]@e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vdcPpj^d5  
  { B k*Rz4Oa  
  return fn(pk(t)); VaW^;d#  
} %Z3B9  
template < typename T1, typename T2 > Sy/Z}H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *3KSOcQ  
  { =fy\W=c  
  return fn(pk(t1, t2)); `6P2+wf1j~  
} aX2N Qq>s  
} ; ;Nw)zS  
<L('RgA@X  
' GUCXx  
一目了然不是么? :Xs4C%H;  
最后实现bind 4wN5x[vp  
AtUtE#K  
m5o$Dus+?'  
template < typename Func, typename aPicker > i-ww@XOQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (HXKa][T  
  { .Y0O.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gq]@*C  
} ;Dbx5-t  
!|l7b2NEz-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I+F >^4_d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !rF1Remw  
(hBph+  
十一. phoenix o`Af6C;Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )}7X4g6X   
A>8~deZ9  
for_each(v.begin(), v.end(), H#u N&^+H  
( lCgzQZ  
do_ yk'L_M(=  
[ N4z[=b>  
  cout << _1 <<   " , " O')=]6CQ*  
] l^^Z}3^Rk  
.while_( -- _1), ;.Ld6JRunw  
cout << var( " \n " ) I4|"Ztw  
)  LJ;&02w@  
); tZv^uuEp3  
!Eg2#a?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &8pGq./lr=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !C|Z+w9Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3 l}9'j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~;z] _`_Va  
M~7Cb>%<  
lQiw8qD  
template < typename Cond, typename Actor > &Z3%UOY  
class do_while 8f1M6GK?  
  { Bd 0oA )i  
Cond cd; 5 1N/XEk  
Actor act; 0y t36Du  
public : omGzyuPF  
template < typename T > XdmpfUR,13  
  struct result_1 P*B @it  
  { 2 6DX4  
  typedef int result_type; Hj(K*z  
} ; ;5.<M<PH  
?PS?_+E\L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Lq$ig8V:O7  
yMu G? x+  
template < typename T > (7N!Jvg9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tSux5 yV  
  { vQp'bRR  
  do ~-[!>1!%  
    { 5Po:$(  
  act(t); +$#<gp"  
  } nW^h +   
  while (cd(t)); tcnO`0moK  
  return   0 ; EADN   
} #t;]s<  
} ; xMNQT.A  
O9zMD8  
!*L)v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $U. |  
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。 w;{Q)_A  
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。 OF={k[  
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。 M 87CP=yc  
下面就是产生这个functor的类: G[JWG  
N Uv Vhy]{  
#rF`Hk:  
template < typename Actor > _WvVF*Q"k  
class do_while_actor M)!"R [V  
  { $./aK J1B  
Actor act; 9r+'DX?>  
public : Ww60-d}}Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (sQXfeMz  
DQ3 L=  
template < typename Cond > `"[qb ?z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,`RX~ H=C  
} ; n?$c"}  
Ynvf;qs  
u8.Tu7~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .)$MZyo  
最后,是那个do_ z/+{QBen8  
EPH n"YK  
+or<(%o @  
class do_while_invoker OJ"./*H  
  { |&{S ~^$  
public : M49l2x=]9  
template < typename Actor > :N_]*>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >qOG^{&x  
  { Z'j[N4%BK  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~-6_-Y|  
} Y%kOq`uT=n  
} do_; vpf.0!zh  
EpNN!s=Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \/<VJB uV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \eNB L[  
最后来说说怎么处理break和continue M;Pry 3J  
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。 lq"X_M$  
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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