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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g2u\gR5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pm[i#V<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, Uw3wR!:  
/pLf?m9  
oBo |eRIt|  
x7jFYC  
  class filler %ca`v;].  
  { 6J$I8b#/  
public : ]Qp-$)N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7lwFxP5QT  
} ; ) <w`:wD  
U5?QneK  
&W `7 b<  
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: ]z# Ita;  
hC]:+.Q+  
;!3: 3;  
P1$D[aF9$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X_,R!$wbg:  
(FGH t/!  
Qz$nWsD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |BD2=7,z  
NJQy*~P  
2 zX9c<S=5  
=&FaMR2  
二. 战前分析 UDgX A  
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。 @zLyG#kHY  
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 N!-P2)@  
E9 @Sc>e  
f9d{{u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fp]ErDan  
  /* --------------------------------------------- */ cXYE !(  
vector < int *> vp( 10 ); GR 1%(,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Cyo:Da  A  
/* --------------------------------------------- */ Y'+K U/H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B9c gVTLj  
/* --------------------------------------------- */ ~JS@$#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qc' ;<  
  /* --------------------------------------------- */ HTm`_}G9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O+[s4]  
/* --------------------------------------------- */ 4#ikdjB;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vCOtED*<  
2gEF$?+q?  
kcMg`pJ4<  
z"FxKN~Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: z*cKH$':  
1._1, _2是什么? )gAqWbkB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Kt/:caD  
2._1 = 1是在做什么? Q DKY7"H  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4<f^/!9w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 q:vGGK^  
wZKmU  
.4<lw  
三. 动工 ,;<M+V3+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HJlxpX$_  
$gL^\(_3H  
w`dSc@ :  
HLc3KYIk  
template < typename T >  <$K7f  
class assignment f=8{cK0j  
  { lW4 6S  
T value; i4M%{]G3Y  
public : M(^ e)7a1  
assignment( const T & v) : value(v) {} \#F>R,  
template < typename T2 > OO,EUOh-T:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bPV;"  
} ; VS_I'SPPIc  
,F "P/`i'  
ni<\ AF]`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0;4 YU%u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nu2m5RYx  
TnQW ~_:  
l701$>>  
\vS > jB  
  class holder 2~V"[26t  
  { 2NB $(4/  
public : [Ov/&jD"  
template < typename T > aO bp"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9eR";Wm])  
  { 'rVB2 `z-  
  return assignment < T > (t); lfr^NxOU  
} E;q+u[$  
} ; sG^{ cn  
C@pn4[jTl  
19%zcYTe  
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: C3 BoH&  
{j4&'=C:  
  static holder _1; JcfGe4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !:}m-iqQ1  
Deq@T {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %:OX^ ^i;  
而不用手动写一个函数对象。 nE bZ8M  
E*s _Y  
Zt9ld=T  
_!w69>Nj  
四. 问题分析 9Q 7342  
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。 KJs`[,;<  
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。 Kb'4W-&u!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +HgyM0LFg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %Z-xh< &  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u 7 <VD  
+&E\w,Vq^  
五. 问题1:一致性 p=|S %  
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?| BQs\!~Ux2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b tbuE  
z<J2e^j  
struct holder o'Y/0hkh  
  { Fr2F&NN`D  
  // $ % B  
  template < typename T > *Y!RU{w+Z  
T &   operator ()( const T & r) const b~<:k\EE  
  { @3~Wukc  
  return (T & )r; _@ g\.7@0G  
} a :cfr*IsK  
} ; YtXd>@7  
A-rj: k!  
这样的话assignment也必须相应改动: ,-DU)&dF  
^ q3H  
template < typename Left, typename Right > *nv ^s  
class assignment CdtCxy5  
  { /-(OJN5F^  
Left l; 6 B7 F  
Right r; mXyg\5  
public : Vo|[Z)MO`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ftR:F|9  
template < typename T2 > 64^l/D(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7loWqZ  
} ; V6kDyl(  
= '-/JH~  
同时,holder的operator=也需要改动: 5X uQQ!`  
R38 \&F  
template < typename T > Yjl:i*u/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $I<\Yuy-M9  
  { D u_ ;!E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yQ&C]{>TS  
} (`R heEg@f  
&!FI!T -WH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }FX:sa?5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fUOQ(BGp  
m/< @Qw  
return l(rhs) = r;  lsgZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z f >(Y7M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xqauSW  
(UTA3Db  
template < typename Tp > [<>%I#7ulG  
class constant_t  @l&{ j  
  { :'[ha$  
  const Tp t; gJg+ ]-h/  
public : \tP*Pz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NceK>:: 56  
template < typename T > n]>L"D,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |3hNTH?  
  { Ix~rBD9  
  return t; Ds{DVdqA$c  
} LCe6](Z  
} ; FtDF}   
2tQ?=V(Di  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =Ew77  
下面就可以修改holder的operator=了 n;QFy5HB8  
_:Jma  
template < typename T > p[;@9!t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8~O0P=  
  { J~h9i=4<bF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O5:[]vIn  
} A+z}z@K  
O:8Ne*L`D  
同时也要修改assignment的operator() e+?;Dc-SJ\  
@ 0/EKWF  
template < typename T2 > f>m ! }F:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #IJ6pg>K  
现在代码看起来就很一致了。 X+ /^s)  
NL'(/|)  
六. 问题2:链式操作 {s=c!08=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^S(QvoaQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DU-dIq i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 o@ L '|#e  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (?i4P5s[!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e488}h6#m  
K 28s<i`  
template < typename T > |EY1$qItid  
struct result_1 &y-z[GR[{  
  { cs[nFfM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *q@3yB}  
} ; db>"2EE  
S7@/d HN  
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: R_vK^Da  
Sae*VvT6  
template < typename T > N,*'")k9  
struct   ref <y#@v  G  
  { N37CAbw0  
typedef T & reference; J6@RIia  
} ; rmdg~  
template < typename T > fVi[mH0=+  
struct   ref < T &> 48{B}j%oU  
  { X9C:AGbp  
typedef T & reference; n' 1LNi  
} ; c2]h.G83  
l-SVI9|<0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ET%F+  
R''2o_F6  
template < typename T > ?`75ah  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (@=h(u.  
  { %UG|R:  
  return l(t) = r(t); *9`k$'  
} 3~LNz8Z*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 G)gb5VW k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aFL<(,~r  
o<5+v^mt#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H)Z$j&S{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f{|n/j;n=C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j#YVv c%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V}JBv$+ko  
最后的布局是: TeyFq0j@'  
                Add l vBcEg  
              /   \ gRZ!=z[&  
            Divide   5 (R9"0WeF  
            /   \ 2<d'!cm  
          _1     3 /sqfw,h@  
似乎一切都解决了?不。 f*^bV_  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 qVvnl  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 -WGlOpg0;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: h|<;:o?yh  
"kKIv|`  
template < typename Right > tv; ?W=&P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l>("L9  
Right & rt) const -.-@|*5  
  { 4z^~,7J^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5H( ]"C  
} Ft_g~]kZo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FR\r/+n:t0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g O8~$Aj  
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。 #(Yd'qKo  
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。 i6O'UzD@T  
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。 %Siw>  
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? MYVb !  
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: SUL\|z`5  
oq (W|  
template < class Action > @scSW5+  
class picker : public Action ?gjkgCbC#  
  { ler$HA%F]  
public : W~s:SN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _6]tbni?v  
  // all the operator overloaded Mv:\T%]  
} ; `u8(qGg7GF  
r'@7aT&_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 f+Fzpd?wS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d~T@fa  
Q*8 x Bi1  
template < typename Right > e|^.N[W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IcNZUZGE  
  { _&]Gw, ~/i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f3<253 1/}  
} dx.Jv/Mb  
tw] l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dd4^4X`j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ho!qXS  
C k/DV  
template < typename T >   struct picker_maker WJ\,Y} J  
  { ^xr & E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m,F4N$  
} ; 6~6 vwp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xSq+>,b  
  { )H&ZHaO,_  
typedef picker < T > result; -)DxF<8B  
} ; 4OG 1_6K  
_OK!/T*FBt  
下面总的结构就有了: m5W':vM  
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。 7b R[.|T  
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。 i3>_E <"9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `J;g~#/k  
至此链式操作完美实现。 1TgD;qX  
|w>d]eA5  
'1Ex{$Yk  
七. 问题3 yEVnG` 1  
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。 _gpf9ad  
E:P_CDSd]  
template < typename T1, typename T2 > "a<:fEsSE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C~M,N|m+^  
  { 6hHMxS^o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^vI`#}?  
} O1oh,~W  
t*-_MG  
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: @2+'s;mUV  
,X\qlT5C  
template < typename T1, typename T2 > T|5uywA|  
struct result_2 O44Fj)  
  { hKe ms3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NQN?CBFQ  
} ; k?Njge6@  
C`8.8  
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? jTqE V(  
这个差事就留给了holder自己。 k:&B b"  
    ]'z 5%'  
"}0)~,{x B  
template < int Order > Ls&-8  
class holder; - R`nitf  
template <> Y{8}z ZD  
class holder < 1 > $$'[ %  
  { c7R6.T  
public : !]&+g'aC3  
template < typename T > LXRIo2ynuw  
  struct result_1 o3le[6C/8=  
  { e )]  
  typedef T & result; =b Q\BY#  
} ; Bey9P)_Of  
template < typename T1, typename T2 > :=K+~?  
  struct result_2 gbu)bqu2x  
  { mqiCn]8G  
  typedef T1 & result; jori,"s  
} ; +Ecn  
template < typename T > qh6Q#s>tH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O/oLQoH  
  { Iz!]LW  
  return (T & )r; g,f AV M  
} w1+ %+x  
template < typename T1, typename T2 > 9 ]|C$;kw@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gbFHH,@  
  { L(HAAqRnJ  
  return (T1 & )r1; 5$*=;ls>J  
} ~vMJ?P@  
} ; zSBR_N51  
F2Mxcs* M  
template <> H)X&5E  
class holder < 2 >  y`pgJO  
  { {7EpljH@  
public : w%%*3[--X  
template < typename T > J #;|P-pt  
  struct result_1 H9[0-Ur5  
  { w|-m*v .  
  typedef T & result; 4@Bl 1b[<  
} ; Q|7m9~  
template < typename T1, typename T2 > )p{,5"0u  
  struct result_2 p }3$7CR/  
  { R^yh,  
  typedef T2 & result; 43!E>mq  
} ; UDlM?r:f  
template < typename T > TjjR% 3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i`!>zl+D  
  { xQNGlVipZ@  
  return (T & )r; p,3}A( >  
} 352RJC  
template < typename T1, typename T2 > ;/!o0:m^I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3E!3kSh|  
  { pzT`.#N:M  
  return (T2 & )r2; d}@n,3  
} @CKMJ^#|  
} ; RvyCc!d  
HgTBON(  
zw0u|q;#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {@[#0gPH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @={ qy}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pwA~?$B1  
=TA8]7S~U  
return l(i, j) = r(i, j); 7 LiyA<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a._>?rVy  
vJ>o9:(6  
  return ( int & )i; ((6?b5[  
  return ( int & )j; {v2[x W  
最后执行i = j; Ys<z%  
可见,参数被正确的选择了。 q<cxmo0S  
>oapw5~5  
<Kk?BRxi  
Xc<Hm  
hwSxdT6  
八. 中期总结 ?2K~']\S  
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: l=<},_]{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S)`@)sr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qCm8R@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VwT&A9&{8  
.RWq!Z=)3  
_D8:p>=  
_TbvQ Y  
RG_6& A  
'T]Ok\  
九. 简化 %<MI]D  
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。 HE+D]7^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 % "^CrG  
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: O{EbL5p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5-:H  
  +-*/&|^等 !y3XIbdS"  
2. 返回引用。 3o#K8EL  
  =,各种复合赋值等 *~d<]U5h  
3. 返回固定类型。 ,v#3A7"yW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0hq\{pw_y*  
4. 原样返回。 8TYoa:pZ  
  operator, it->)?"(6  
5. 返回解引用的类型。 ]G,BSttD  
  operator*(单目) ozl>Au  
6. 返回地址。  K"Gea`I  
  operator&(单目) {&nDm$KTD  
7. 下表访问返回类型。 QM{B(zH  
  operator[] Ib"fHLWA^!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cjj(v7[E  
  operator<<和operator>> A%~t[ H  
Li\b ,_C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jOL=vG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lN_b&92  
gj82qy\:  
template < typename Left > 0RN7hpf&`  
struct value_return J5}?<Dd:  
  { Z*.rv t  
template < typename T > a@#<qf8g  
  struct result_1 +#6f)H(P]  
  { R  xc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G9CL}=lJ,  
} ; 6dYa07  
iAXF;'|W  
template < typename T1, typename T2 > 0<nW nD,z  
  struct result_2 tZ:fh  p  
  { z\Z+>A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2c3/iYCKP  
} ; WmE4TL^8?  
} ; AA}+37@2I  
srH.$Y;~  
Bd[H@oKru  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZpZoOdjslV  
1czU$!MV  
下面我们来剥离functor中的operator() sAjN<P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6ciA|J'MR  
LWV^'B_X-  
return l(t) op r(t) 'r} y{`3M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G_xql_QR  
return op l(t) H`7T;`Yb  
return op l(t1, t2) UFeQ%oRa8  
return l(t) op }U**)"  
return l(t1, t2) op )a$sx}  
return l(t)[r(t)] H:o=gP60]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /km0[M  
L tK,_j  
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: 7+rroCr"  
单目: return f(l(t), r(t)); $^W|@et{ ]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >skl-f  
双目: return f(l(t)); t!0 IQ9\[*  
return f(l(t1, t2)); j{H IdP  
下面就是f的实现,以operator/为例 .xtam 8@  
Nb\B*=4AR  
struct meta_divide 2 y& k  
  { f5'vjWJ30  
template < typename T1, typename T2 > N'?#g`*KW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K\5/||gi  
  { ge% tj O  
  return t1 / t2; m21H68y  
} cZAf?,>u  
} ; v=-T3 n  
+KIFLuL  
这个工作可以让宏来做: ][>-r&V  
.<6'*X R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K pmq C$  
template < typename T1, typename T2 > \ >eX9dA3X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cY.5z:7u~v  
以后可以直接用 t5EYu*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /Y| <0tq  
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 ^h"@OEga?  
(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。。。) c`7dNx  
D*ZswHT{y  
"1hFx=W+\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'w_Qs~6~{  
P@U2Q%\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `=2p6<#z  
class unary_op : public Rettype _: !7M ^IU  
  { ;;Jx1Q  
    Left l; FMC]KXSd  
public : {G{ >Qa|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} | zOwC9-6  
v+'*.Iv:  
template < typename T > {%6g6?=j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,j eC7-tX  
      { <,Jx3y q  
      return FuncType::execute(l(t)); 24 RD  
    } &cy<"y  
Dc0CQGx9b  
    template < typename T1, typename T2 > eU\_m5xl"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &PFK0tY  
      { TmJXkR.5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fj[Kbo 7!h  
    } M} Mgz  
} ; Zl?9ibm;@  
{}BAQ9|q  
3lN@1jlh  
同样还可以申明一个binary_op K8h\T4  
W?du ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JG{`tTu  
class binary_op : public Rettype rg I Z  
  { <A&Zl&^1  
    Left l; c;88Wb<|W  
Right r; )<.y{_QUN  
public : 8*&YQId~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Eo\(j2F.  
(SByN7[g b  
template < typename T > J#\oc@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n39EKH rm%  
      { _U Y5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cuL/y$+EY  
    } u"DE?  
CM)V^k*  
    template < typename T1, typename T2 > ?3<Y/Vg%c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fp>nu_-"  
      { LXf|n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 40 zO4  
    } mcxD#+H 3  
} ; xggF:El3{  
\9]- (j6[H  
imyfki $B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  Au*1-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c~!ETwpHQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .>Fpk7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %{0F.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'Qg.D88  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 & 5QvUn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dEam|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %I@ vMs^  
下面是修改过的unary_op P|TM4i]  
nY,LQ0r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |Gr@Mi5  
class unary_op P[r$KGz  
  { T NF  
Left l; c!mMH~#  
  WnA Y<hZ|  
public : =Ea,8bpn  
kA9k^uR/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #It!D5A  
w4l]rH  
template < typename T > 4|DN^F~iut  
  struct result_1 JY3!jtv  
  { n D}<zj$D2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !wKiMgLS  
} ; h7AO5"6  
18]Q4s8E  
template < typename T1, typename T2 > EB p g  
  struct result_2 HstL'{&,-m  
  { h;~NA}>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1G'pT$5&  
} ; l`a_0  
"e/"$z'ca  
template < typename T1, typename T2 > =`l><  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " +hUt  
  { ovaX_d)cU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7H4kj7UK  
} \jAI~|3  
,C|aiSh0-  
template < typename T > ,q$2D,dz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {*nE8+..A  
  { X7?j90tH  
  return OpClass::execute(lt(t)); TV}=$\D  
} V@K^9R,|  
}6*JX\'q  
} ; ri4:w_/{,Y  
#z}0]GJKj  
m/`L3@7Tt  
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 EF;B)y=  
好啦,现在才真正完美了。 .ZM0cwF  
现在在picker里面就可以这么添加了: S(lqj6aa}  
""h%RhcZ\  
template < typename Right > qBZ;S3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LN9.Q'@r?  
  { m; PTO$--  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^BP4l_rO9  
} 'Y]<1M>.g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n,{  
a~zh5==QD  
e' |c59E  
2hTsjJ!'  
(A-Uo   
十. bind b(> G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 'Z nJd j  
先来分析一下一段例子 etk|%%J  
oUB9)C~  
mFE7#OM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >"Zn# FY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {_ZbPPh;M"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {fMo#`9=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z1wfy\9c8  
我们来写个简单的。 ;XXEvRk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Uh^j;s\y  
对于函数对象类的版本: WL3J>S_  
Y>K8^GS  
template < typename Func > nyOvB#f  
struct functor_trait !RN9wXS7  
  { o@YEd d  
typedef typename Func::result_type result_type; r$%,k*X^ k  
} ; Kc+9n%sp  
对于无参数函数的版本: 5"D\n B%  
Ah zV?6e  
template < typename Ret > f?"909&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fLV@~T|  
  { ][~rk?YY  
typedef Ret result_type; |^#Z!Hp_Y  
} ;  5e2yJ R  
对于单参数函数的版本: )7Oj  
Z*'_/Grv?  
template < typename Ret, typename V1 > z0T6a15f!P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !0cb f&^:  
  { xww\L &y  
typedef Ret result_type; yaAg!mW  
} ; jjg&C9w T  
对于双参数函数的版本: w# ;t$qz}  
l!IN#|{(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ub[UB%(T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OO;I^`Yn  
  { |2I p*  
typedef Ret result_type; 4hUUQ;xj  
} ; Nl{on"il  
等等。。。 mHNqzdaa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~~#/jULbV  
SnoEi~Da  
template < typename Func > -U@ycx|r  
struct func_return UiZ1$d*  
  { ?y^ ix+ M  
template < typename T > IOl0=+p  
  struct result_1 z@2nre  
  { <p[RhP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r6 kQMFA  
} ; N Q }5'  
+lJD7=%K]Z  
template < typename T1, typename T2 > DMT2~mh  
  struct result_2 5 gwEr170  
  { ) 3I|6iS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YV6w}b:  
} ; kb'l@d#E  
} ; :Y)G-:S+  
 3;Tsjv}  
UDb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V}Pv}j:;  
wT:mfS09N  
template < typename Func, typename aPicker > ]kH8T'  
class binder_1 (- {.T  
  { 6Q`7>l.|?  
Func fn; 9A}nZ1Y  
aPicker pk; 83Fmu/(  
public : d^`n/"Ice  
;5}"2hU>  
template < typename T > r4 ;nkx  
  struct result_1 Chtls;Ph[  
  { ET|4a(x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,D`\ R V  
} ; YTfMYH=}  
JwUz4  
template < typename T1, typename T2 > #F+b^WTR  
  struct result_2 !3o]mBH8  
  { fJn4'Q*U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KPa&P:R3  
} ; wr2F]1bh@  
U?ZxQj66}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `e5f69"  
6)9X+U@  
template < typename T > 1@`mpm#Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $P Tl{  
  { =`wnng5m  
  return fn(pk(t)); \Qz  
} 7[(<t+  
template < typename T1, typename T2 > G3t\2E9S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lUHpGr|U%  
  { E\~!E20^  
  return fn(pk(t1, t2)); !(qaudX{>k  
} Q_A?p$%;L  
} ; It8@Cp.dU  
<Kq!)) J'  
R?l={N=Wf  
一目了然不是么? YuzgR;Z  
最后实现bind L%4Do*V&  
Mj:=$}rs^  
s=)1:jY k  
template < typename Func, typename aPicker > g]}E1H6-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >\ PNKpn{  
  { n}q/:|c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N#vV;  
} ['@R]Si"!  
efm#:>H  
2个以上参数的bind可以同理实现。  Qs\!Kk@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /Y*6mQ:  
U\;mM\2rE  
十一. phoenix }I#,o!)Vd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M"z3F!-j  
NSQf@o  
for_each(v.begin(), v.end(), Su[f"2oR  
( U9yR~pw  
do_ x5!lnN,#  
[ J ?H| "  
  cout << _1 <<   " , " zvh&o*\2<d  
] hgF4PdO1e  
.while_( -- _1), Rm=[Sj84  
cout << var( " \n " ) %2rUJaOgy$  
) BxGz4  
); c`!8!R  
[214b=  
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: wTu=v  
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 i^6g1"h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <@H=XEn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X:gE mcXc  
AO^c=^  
ZbLN:g}  
template < typename Cond, typename Actor > _iW-i  
class do_while O.wk*m!9  
  { =VDtZSa!$^  
Cond cd; ScTeh  
Actor act; HiDL:14  
public : e{`DvfY21  
template < typename T > v/}h y$7  
  struct result_1 6R%N jEW:  
  { MNsgD3  
  typedef int result_type; Ed&M  
} ; ewzZb*\  
mi$*,fz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~JxAo\2i  
#kL4Rm;  
template < typename T > i sV9nWo$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aT%6d@g  
  { }TAHVcX*p  
  do naWW i]9  
    { zrCQEQq  
  act(t); &&{_T4  
  } ~:lN("9OI  
  while (cd(t)); }e0)=*;l  
  return   0 ; Zk75GC  
} P*sb@y>}O  
} ; )K^5+oC17  
+UC-  
A]"IQ-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1r;.r|  
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。 <MoKTP-<  
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。 @mrGG F  
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。 LzJNQd'  
下面就是产生这个functor的类: 9<S};I;  
:p,DAt}  
Zp*0%x!e  
template < typename Actor > F B7.b  
class do_while_actor NKS-G2 Y<P  
  { ^J$?[@qD  
Actor act; q<*UeyE S  
public : \hT=U*dMR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ITu5Y"x  
 Gu P1  
template < typename Cond > 7e D<(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9a0ibN6m  
} ; d 1bx5U  
#-Nc1+gu   
>@NGX-gp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EkEU}2  
最后,是那个do_ pUXszPf  
nXnO]wXC  
vx8-~Oq{|;  
class do_while_invoker .ITR3]$  
  { v22ZwP  
public : p[lciWEW  
template < typename Actor > 0"to]=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .kkrU  
  { KQ(7%W  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1P+Te,I  
} ' Zmslijf  
} do_; b#[7A  
IHlTp0?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q-)Ynp4'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c- {;P>L  
最后来说说怎么处理break和continue `;fk,\8t%  
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。 =/jCDY  
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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