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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SPY4l*kX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hP]zC1s  
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, %{K6   
u9^R ?y  
_.ELN/$-  
}hX"A!0  
  class filler G8ksm2}  
  { "Qxn}$6-  
public : :O{oVR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aShZdeC*f  
} ; i4*!t.eI  
o]@g%_3X  
m8ydX6~max  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: lITZ|u  
?$\y0lHw/7  
(!&g (l;  
uH?lj&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4,g3 c  
x1ID6kI[{*  
ky5gU[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 | QI-gw  
uyDYS  
4!r> ^a  
;r XhK$  
二. 战前分析 %D:5 S?{  
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。 4uUR2J  
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 q{t"=@lX01  
`O/RNMaC  
-!p -nk@9|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,9;d"ce  
  /* --------------------------------------------- */ -?AaRwZ,  
vector < int *> vp( 10 ); : j m|)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7OOod1  
/* --------------------------------------------- */ hT<:)MG)+K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C JNz J(  
/* --------------------------------------------- */ % 1p4K)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QU{\ClW/?  
  /* --------------------------------------------- */ Pf]O'G&F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I NE,/a=  
/* --------------------------------------------- */ ~IE5j,SC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,w/f :-y  
'd@Vusq}2  
 YErn50L  
7F{=bL  
看了之后,我们可以思考一些问题: @tLoU%  
1._1, _2是什么? ^2PQ75V@.  
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。 l C|{{?m  
2._1 = 1是在做什么? AH(O"v`  
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。 b!' bu  
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。 :4D#hOI  
K{00 V#  
x{|n>3l`b9  
三. 动工 uPpRzp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UVD::  
D|D1`CIM  
S hM}w/4  
[+st?;"GF  
template < typename T > IBzHXa>75  
class assignment ptmPO4f  
  { 9h6xli  
T value; IK6XJsz$J  
public : K,IPVjS  
assignment( const T & v) : value(v) {} p3eJFg$  
template < typename T2 > r_Rjjo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uGQCW\!"4  
} ; ka&-tGg  
uXNf)?MpA  
/m;w~ -N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Vy:ER  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment */L;6_  
NW9k.D%  
[vaG{4m  
^IGTGY]s  
  class holder A{E0 a:v  
  { XfxNyZsy&>  
public : Xklp6{VH9  
template < typename T > !P!|U/|c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [VPqI~u5)  
  { '}5}wCLA  
  return assignment < T > (t); ~^"cq S(  
} HC8{);  
} ; ':!;6v|L  
t@/r1u|iq  
00G[ `a5  
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: QLH s 3eM  
`4&\ %9   
  static holder _1; ?#kI9n<O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -c=IO(B/  
*k'9 %'<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w'5~GhnP+  
而不用手动写一个函数对象。 I01On>"@7  
i*Y/q-N|  
BsB}noN}  
?XGZp?6  
四. 问题分析 %p2C5z?  
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。 ;:9 x.IkxC  
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。 va;d[D,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (cYc03"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &/\0_CoTR\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (U`7[F  
ZrA\a#z"<  
五. 问题1:一致性 cx2s|@u0  
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?| ~9oS~fP?I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =QyO$:t  
IFPywL{K  
struct holder ~ilbW|s?=k  
  { (p14{  
  // `s:| 4;.  
  template < typename T > .(S,dG0P  
T &   operator ()( const T & r) const 3Ua g[ms  
  { 6XQ)Q)  
  return (T & )r; 66'TdF]"  
} e`$v\7K  
} ; 3<+l.Wly  
l}(~q!r  
这样的话assignment也必须相应改动: O:7y-r0i  
6g$04C3tHi  
template < typename Left, typename Right > ~*B1}#;  
class assignment >/bl r}5 H  
  { lGLZIp  
Left l; |x<  
Right r; \0WMb  
public : (I[o;0w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t41cl  
template < typename T2 > ?o.G@-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =,@SZsM*B  
} ; jQ`"Op 3  
I;-{#OE,  
同时,holder的operator=也需要改动: ?$n<vF>  
1|gP :t}  
template < typename T > KH KqE6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &`TX4b^/!  
  { =_yOX=g|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DR0W)K ^  
} <O>Q;}>gfc  
uEi!P2zN  
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。  Uero!+_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ao-C9|2>NU  
mG@Q}Y(  
return l(rhs) = r; *Nt6 Ufq6  
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。 4UL-j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i2j)%Gc}  
n)K6Z{x  
template < typename Tp > N{ 9<Tf*  
class constant_t _ u:#2K$  
  { IWT##']G  
  const Tp t; ZY/at/v  
public : ,OasT!Sr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sG VC+!E  
template < typename T > v}_$9&|S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f8&=D4)-w  
  { If&p$pAH?  
  return t; @W @L%<  
} 4_"ZSVq]#  
} ; B)-S@.u  
|M K-~ep  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5%>U.X?i  
下面就可以修改holder的operator=了 "7<4NV@yQ  
X&lkA (  
template < typename T > ,DE%p +q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -%N (X8  
  { UJm`GO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]DUH_<3"E  
} []2GN{m  
O.$<Bf9  
同时也要修改assignment的operator() nu3 A'E`'k  
'QV 4 =h`  
template < typename T2 > ~0}eNz*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '  qM3.U  
现在代码看起来就很一致了。 ZbGyl}8ua  
( ~OwO_|3  
六. 问题2:链式操作 uVO9r-O8p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 { &qBr&kg  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b R6bS7$  
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。 aFSZYyPxwv  
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。 ,f1wN{P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;dWqMnV  
Qxvz}r.l]  
template < typename T > ;,A\bmC  
struct result_1 B#DV<%GPl  
  { GS,pl9#V_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vn_avYwiy  
} ; ~J2Q0Jv  
9qW,I|G  
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: @1 +/r?b  
WIGb7}egR  
template < typename T > ?SAi t Q3  
struct   ref qQ_B[?+W  
  { i Bi/9  
typedef T & reference; UiSc*_N"  
} ; ~8X' p6  
template < typename T > kU Flp  
struct   ref < T &> ec0vg.>p  
  { UEeqk"t^  
typedef T & reference; uJO*aA{K  
} ; 2<O8=I _  
f6"j-IW[z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: us cR/d  
ES~]rPVS  
template < typename T > }n=NHHtJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f65Sr"qB3  
  { VO`A  
  return l(t) = r(t); MQ+ek4  
} 5R Hs  
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。 Iu[EUi!"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f LW>-O73  
6:!fyia  
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 ZJpI]^9|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lV 9q;!/1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |<V{$),k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9mnON~j5  
最后的布局是: 0%t|?@HoN  
                Add xH0/R LK3J  
              /   \ 3q>"#+R.t  
            Divide   5 ,*4"d._Y  
            /   \ 4_Jdh48-d  
          _1     3 c5;ROnTm  
似乎一切都解决了?不。 L$xRn/\  
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。 -Gpj^aBU  
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。 Dk-L4FS  
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: %FU[ j^  
?MYD}`Cv  
template < typename Right > h$&XQq0T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }rE|\p>  
Right & rt) const )yP>}ME  
  { o7+/v70D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RFC;1+Jn  
} fz&}N`n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .9xGLmg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ae#6=]V+^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _#O?g=1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FCWphpz  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (Gn[T1p?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +Xp;T`,v  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -AT@M1K7%  
jveRiW@  
template < class Action > @\y7 9FX  
class picker : public Action k +Oq$Pi  
  { {dwV-qz  
public : a}K+w7VY\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l)8V:MK  
  // all the operator overloaded Lk9>7xY  
} ; IO#W#wW$M  
[UH5D~Yx  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^ztf:'l@C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: CA4-&O"  
+ LwoBn>6  
template < typename Right > D$cMPFa2Nt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oc(bcU  
  { rd)) H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WGmCQE[/c  
} o zYI/b^  
N::;J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >{S$0D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =oME~oB~  
i[pf*W0g  
template < typename T >   struct picker_maker /aqN`  
  { )ta5y7np  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6dL>Rzl$Dk  
} ; ry ?2 o!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @:&+wq_>A^  
  { cPcV[6)5K9  
typedef picker < T > result; C=IH#E=  
} ; }gW/heUE  
w8 $Qh%J'<  
下面总的结构就有了: 6iG<"{/U5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O+?zn:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kPH^X}O$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v8Zg og)V  
至此链式操作完美实现。  >Gu0&  
,NEs{! T  
ugB{2oqi  
七. 问题3 i =N\[&  
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。 -y?Z}5-rs  
h'~- K`  
template < typename T1, typename T2 > !yX<v%>_0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >U<nEnB$?  
  { yk<jlVF$j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )VMBo6:+  
} lM,zTNu-z  
%g&,]=W\N  
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: b3xkJ&Z  
j/D)UWkR  
template < typename T1, typename T2 > \`&pk-uW  
struct result_2 P(epG?Qg  
  { ib \[ ~rg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wk?|BR]O  
} ; N[bN"'U/1  
eC?/l*gF 3  
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? &ZN'Ey?  
这个差事就留给了holder自己。 0:'jU  
    /K) b0QX  
yZp:hs#  
template < int Order > nn L$m_K~  
class holder; ok s=|'&  
template <> _]UDmn[C  
class holder < 1 > 9*;isMkq<  
  { 4~A#^5J  
public : 6 ]PM!6  
template < typename T > 9+I/y,aC  
  struct result_1 Nf'dT;s.N  
  { YeC,@d[  
  typedef T & result; Y@H,Lk  
} ; npcBpGL{  
template < typename T1, typename T2 > `u~  
  struct result_2 _qt;{,t  
  { !X%!7wsc  
  typedef T1 & result; Gv,92ny!|  
} ; "42$AaS  
template < typename T > o U}t'WU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1qj%a%R  
  { >zg8xA1zL  
  return (T & )r; 3B".Gsm)X  
} (4ci=*3=  
template < typename T1, typename T2 > CY3\:D0I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8[1DO1*P  
  { mK40 f  
  return (T1 & )r1; ^lai!uZVa  
} LnTe_Q7_  
} ; 90iW-"l+[  
x;FO|fH  
template <> mnQjX ?  
class holder < 2 > 2${,%8"0s  
  { m0\"C-Bk  
public : S~rVRC"<xo  
template < typename T > aC yb-P  
  struct result_1 1gShV ]2  
  {  ,eeL5V  
  typedef T & result; +%}5{lu_e  
} ; EB2^]?  
template < typename T1, typename T2 > [wio/wc  
  struct result_2 3TiXYH  
  { 7 Mki?EG  
  typedef T2 & result; O&gwr  
} ; 9[p }.9/  
template < typename T >  TXD^Do5^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  %*5g<5  
  { _"!{7e`Z  
  return (T & )r; |t65# 1  
} :*P___S=  
template < typename T1, typename T2 > =*:[(Py1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W|H4i;u  
  { ay:\P.`5)  
  return (T2 & )r2; NkA6Cp[Q,1  
} h`EH~W0:z  
} ; S?nNZW\6[  
L\:YbS~]  
^mgI%_?1  
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> >。 R!/,E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @0UwI%.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8?j&{G  
;sL6#Go?V  
return l(i, j) = r(i, j); QVSsi j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p21=$?k!;  
}GN kB  
  return ( int & )i; |P.  =  
  return ( int & )j; n$hqNsM  
最后执行i = j; HV*:<2P%D  
可见,参数被正确的选择了。 vN0L( B  
a(x.{}uG,  
Ng."+&  
XU;{28P  
4lY&=_K[)  
八. 中期总结 @}&,W N%  
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: uD ?I>7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p9&gEW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3)C6OF>7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nz&b5Xb2  
dEQReD  
8V=HyF#  
v E3{H  
!X\sQNp  
0{"dI;b%  
九. 简化 np`g cj#  
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。 k5fH ;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f0cYvL ]  
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: }P&1s,S8J#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *C3uMiz  
  +-*/&|^等 oz\{9Lwc  
2. 返回引用。 1F3QI|  
  =,各种复合赋值等 A{i][1N  
3. 返回固定类型。 U9@t?j_#X{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lem\UD$D`  
4. 原样返回。 (:&&;]sI  
  operator, (b`4&sQ<  
5. 返回解引用的类型。 |i} +t  
  operator*(单目)  \]f5  
6. 返回地址。 mJGO)u&  
  operator&(单目) V(lK`dY  
7. 下表访问返回类型。 -~( 0O  
  operator[] gfdPx:7^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t3  uB  
  operator<<和operator>> e-%7F]e  
;Xfd1    
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。 xI`Uk8-8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rnMG0  
<<7,k f R  
template < typename Left > r6 oX6.c  
struct value_return uGuc._}=  
  { xP{HjONu  
template < typename T > {*M>X}voS  
  struct result_1 `eMrP`  
  { 1BMV=_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0^<Skm27"  
} ; ~!3t8Hx6  
[0%yJH  
template < typename T1, typename T2 > NSMjr_  
  struct result_2 @b ::6n/u  
  { :c~9>GCE&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Zzw}sZ?8  
} ; 5(iSOsb  
} ; IKMs Y5i  
36kc4=  
(!3Yc:~RE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {~j /XB  
(B>yaM#5  
下面我们来剥离functor中的operator() p~Yy"Ec;p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hb /8Q  
hV3,^#9o  
return l(t) op r(t) 'WKu0Yi^'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "B|nhd  
return op l(t) dxzvPgi?  
return op l(t1, t2) 26\HV  
return l(t) op G?Qe"4 .  
return l(t1, t2) op L?3VyBE  
return l(t)[r(t)] l]a^"4L4`o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lF; ziF  
Z #.GI  
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: i#L6UKe:Q  
单目: return f(l(t), r(t)); _9Dn \=g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &#.x)>f  
双目: return f(l(t));  aNOAu/  
return f(l(t1, t2)); &K9VEMCEX  
下面就是f的实现,以operator/为例 ".~Mm F  
5z9r S<  
struct meta_divide T!m42EvIvE  
  { $\0cJCQ3  
template < typename T1, typename T2 > -{yDk$"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DHh+%|e  
  { SBCL1aM  
  return t1 / t2; g)=V#Bglv  
} Ux_EpC   
} ; gZw\*9Q9  
iyA*J CD  
这个工作可以让宏来做: 4/*]`  
E p^B,;~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Kwy1SyU  
template < typename T1, typename T2 > \ W9 n^T+2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <ldid]o #  
以后可以直接用 v t^r1j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EHH|4;P6  
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 IT8B~I\OY  
(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。。。) QT`fix{  
pu\b`3C(  
#D!$~ h&i  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 20 jrv'f  
S 3{Dn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C$KaT3I  
class unary_op : public Rettype N+*(Y5TU  
  { G[|3^O>P  
    Left l; !d:tIu{)  
public : U3mXm?f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0^J*+  
)vO_sIbnW  
template < typename T > +V2C}NQ5R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rDpe_varA  
      { f?2zLE>u  
      return FuncType::execute(l(t)); mcvDxjk,h  
    } PfVEv *  
re7!p(W?,  
    template < typename T1, typename T2 > b cC\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l9]o\JFXk  
      { *Zc9yZl2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rb{+Ki  
    } 5/Ydv RB67  
} ; aF D="Zh  
48lzOG  
@; W<dJ<X  
同样还可以申明一个binary_op c eqFQ  
c}YJqhk0J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 929#Q#TT  
class binary_op : public Rettype xg(<oDn+\  
  { ; qO@A1Hq  
    Left l; 60~v t04  
Right r; S|l&fb n  
public :  UP\8w#~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {;U}:Dx  
w+Ad$4Pf"  
template < typename T > G"}qV%"6"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )$MS 0[?  
      { Jm?l59bv v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #o"tMh!f  
    } J09*v )L  
w(aUEWYL  
    template < typename T1, typename T2 > wUbmzP.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wh9L(0  
      { >r~0SMQr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j6`6+W=S(  
    } $B<~0'6}  
} ; ZQ@3P7T  
7TP$  
#g,H("Qy({  
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 AzZi{Q ?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pMOD\J:l,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N[>:@h  
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。 "_t4F4z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X8 8F>1}  
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。。。 8a7YHUL<3i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,&0Z]*  
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) `$H7KIG  
下面是修改过的unary_op Xu6jHJ@x  
JFe4/ V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g .3f2w  
class unary_op $,!hD\a  
  { p#)e:/Qy  
Left l; ,Ak ^nX  
  Nc,*hsx'  
public : fQxSMPWB  
&Y{F? c^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x 96}#0'  
l+oDq'[q"  
template < typename T > bS,etd  
  struct result_1 )#C_mB$-#  
  { S45'j(S=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :#qUMiu$  
} ; 0(\p<qq  
Yi[4DfA  
template < typename T1, typename T2 > .a {QA  
  struct result_2 H%FM  
  { ^Wf S\M`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g/x_m.  
} ;  2mQOj$Lv  
)ukF3;Gt  
template < typename T1, typename T2 > rYbCOazr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;jF%bE3  
  { b"^\)|*4;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xp#~N_S$  
} /GyEVCc  
o94P I*.  
template < typename T > Il|GCj*N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^[0" vtb  
  { 8*vFdoE_oO  
  return OpClass::execute(lt(t)); li@k Lh  
} Ur n  
:u AjV  
} ; tO7I&LNE  
-E:(w<];  
n7@j}Q(&?  
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 @$Yb#$/  
好啦,现在才真正完美了。 rj}(muM,R  
现在在picker里面就可以这么添加了: D6Dn&/>Zp  
gUspGsfr  
template < typename Right > N_0pO<<cs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ::ri3Tu  
  { O6/xPeak  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3XnE y +  
} # 9V'';:  
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。 RTZ:U@  
Q~8y4=|#CY  
hc"6u\>  
<M=';h^w2  
2g0K76=Co:  
十. bind I-TlrW=t  
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。 <vL}l:r  
先来分析一下一段例子 f*v1J<1#  
{|Bd?U;  
\,hrk~4U;(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #.o0mguU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |g+!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 } +1'{B"I  
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。 sx:Hv1d  
我们来写个简单的。 uQWp+}>ZJy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4AuH1m)<  
对于函数对象类的版本: O hi D  
+3)[> {~1Z  
template < typename Func > !n:uiwh  
struct functor_trait ]b> pI;  
  { (ZS/@He  
typedef typename Func::result_type result_type; wz h.$?~  
} ; - {0g#G  
对于无参数函数的版本: 4Mi~1iZj  
!M,h79NM  
template < typename Ret > ]r!QmWw~V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6A.P6DW  
  { {79qtq%W{  
typedef Ret result_type; * O5:  
} ; l!/!?^8|f  
对于单参数函数的版本: >GmN~"iJ  
QTfu:m{  
template < typename Ret, typename V1 > RvR:e|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d[S#Duz<&  
  { %Sul4: D#  
typedef Ret result_type; Nkx0CG*  
} ; ' Wtf>`  
对于双参数函数的版本: I ld7}R  
g1ytT%]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dGU8+)2cn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ajg\aof0{  
  { uS&LG#a  
typedef Ret result_type; 0`6),R'x  
} ; rtus`A5p  
等等。。。 ![).zi+m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +O4(a.  
ZJ9x6|q  
template < typename Func > Ox~ 9_d  
struct func_return EDtCNqBS~2  
  { viJJ e'\2  
template < typename T > K I`11lJW~  
  struct result_1 16?C@` S>  
  { RT/qcS^Oz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t{6ap+%L  
} ; CIEJql?`  
X% X$Y6  
template < typename T1, typename T2 > 3T?f5+@I  
  struct result_2 :6zC4Sr^  
  { =},{8fZ4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'bC]M3P  
} ; 8<{;=m8cQ  
} ; 5a6VMqQ6  
*<xrp*O  
2uEhOi0I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bQ"N ;d)e  
6< >SHw  
template < typename Func, typename aPicker > *%I[ ke *  
class binder_1 4~Dax)  
  { UUH;L  
Func fn; fx]eDA|$e  
aPicker pk; nc&Jmo7  
public : HA1]M`&  
O) 1E$#~  
template < typename T > S+iP^*L,c  
  struct result_1 $o"g73`3  
  { SOs,)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rd">JEK;;  
} ; rw]yKH  
3}j1RYtz  
template < typename T1, typename T2 > Za0gs @$  
  struct result_2 St2Q7K5s{  
  { 0E1=W 6UZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~{P:sjsU  
} ; Je@kiE  
kN.B/itvA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^SAq^3^P!  
@/ k x er  
template < typename T > fnWsm4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +6oG@  
  { jq[x DwPG  
  return fn(pk(t)); y1#O%=g  
} \lW_f{X)  
template < typename T1, typename T2 > 7`dY1.rq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ eiF@G  
  { 8%-%AWF]  
  return fn(pk(t1, t2)); Hd374U<8]T  
} BGzO!s*@j  
} ; tt{`\1q  
,Bf(r  
FT( iX `YQ  
一目了然不是么? -X8eabb  
最后实现bind EHhd;,;O  
sUbF Rq  
}[v~&  
template < typename Func, typename aPicker > 2( _=SfQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -njQc:4W,-  
  { ;ctU&`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~#Aa Ldq  
} K$ AB} Fvc  
1`QsW&9=b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lQL:3U0DjU  
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。 tr=@+WHp  
g z4UV/qr/  
十一. phoenix d;44;*D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a:b^!H>#  
M(2`2-/xh  
for_each(v.begin(), v.end(), mW +tV1XjG  
( .8(%4ejJ(  
do_ ;UpJ=?W  
[ :Eo8v$W\RB  
  cout << _1 <<   " , " />F.Nsujy  
] Hk9U&j$  
.while_( -- _1), T>F9Hs  W  
cout << var( " \n " ) /AR]dcL@76  
)  D%gGRA  
); az2X ch]  
0m&3?"5u  
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: ,E9d\+j  
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 >)3VbO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W+hV9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |!}wF}iLc)  
pX_b6%yX(  
F~R7~ZE  
template < typename Cond, typename Actor > 7kd|K b(  
class do_while OD|1c6+X  
  { ,ux+Qz5(  
Cond cd; ]7vf#1i<  
Actor act; 7=3O^=Q ^Q  
public : %Rarr  
template < typename T > l"5y?jT  
  struct result_1 u5F}(+4r  
  { (3W&A M  
  typedef int result_type; +N R n0 z(  
} ; u*2JUI*  
]| WA#8_|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]EN&SWh  
$20s]ywS  
template < typename T > ~-<:+9m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EY$?^iS  
  { DY.58IHg1  
  do l{Er+)a  
    { sUc iFAb  
  act(t); 'hIU_  
  } tT-=hDw  
  while (cd(t)); L[]BzsIv  
  return   0 ; K(3&27sGN  
} P^zy;Qs7  
} ; A{(T'/~"  
41}/w3Z4  
DxfMqH[vs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ls @5^g  
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。 !FP"M+  
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。 De]^&qw(  
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。 ?!7 SzLll  
下面就是产生这个functor的类: c,$mWTC  
Wj OH/$(  
choL %g}  
template < typename Actor > nq@5j0fK  
class do_while_actor 5#!ogKQ(i  
  { [%~^kq=|  
Actor act; [gZDQcU  
public : k%Eh{dA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i| 4_ m  
xYwkFB$$*  
template < typename Cond > `xIh\q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (I~\,[  
} ; ! TDD^  
KZ  )Ys  
i~8DSshA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rKp1%S1  
最后,是那个do_ &CUC{t$VHX  
0'@u!m?  
>?V<$>12  
class do_while_invoker )&z4_l8`=  
  { Pi){h~B>  
public : <jFSj=cIL  
template < typename Actor > k* Pz&8|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _+n;A46  
  { w[sR7T9*  
  return do_while_actor < Actor > (act); [Xh\m DU.  
} pYh!]0n  
} do_; $T/#1w P  
= t-fYV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PCZ]R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +6376$dC  
最后来说说怎么处理break和continue @/(@/*+"  
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。 LzE/g)>  
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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