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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y mjS!H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9?$!=4  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, k+M-D~@5H  
dKTAc":-}  
`2+e\%f/0  
HWOH8q{f!  
  class filler K61os&K  
  { N4jLbnA  
public : 1W<_5 j_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T@Z{KV"S  
} ; M F: Eu  
0w. _}C z  
xumv I{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  " 1Aus  
8mLU ~P |  
wT yM9wz&  
`3oP^#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :?k=Yr  
ZUW>{'[K  
#'h CohL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A'(F%0NF6  
iRHQRdij  
R_n-&d 'PP  
U/o}{,$A  
二. 战前分析 Nb/%>3O@  
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。 i]?xM2(N  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 17MjIX  
Qo *]l_UO;  
as!j0j%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S,RJ#.:F[t  
  /* --------------------------------------------- */ Lta\AN!c  
vector < int *> vp( 10 ); ye2Oh7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )1 j2  
/* --------------------------------------------- */ z1s"C[W2T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~' =4K/39  
/* --------------------------------------------- */ p,Hk"DSs%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <t37DnCgI  
  /* --------------------------------------------- */ BmX Gk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n$l]+[>  
/* --------------------------------------------- */ %([H*sLX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZS_f',kE  
Z"+!ayA7D  
oF xVK  
#K w\r50  
看了之后,我们可以思考一些问题: V7_??L%Ct`  
1._1, _2是什么? <5~>.DuE  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4HE4e  
2._1 = 1是在做什么? %WN2 xCSf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !;Nh7vG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7*"LW  
qG]PUc>j  
We?:DM [  
三. 动工 1tpD|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [Cp{i<C  
y8z%s/gRh  
&[5az/Hj*  
L{p-'V  
template < typename T > ht9b=1wd%s  
class assignment +KNr1rG  
  { j3&*wU_  
T value; j]&{ @Y  
public : G].KJ5,y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'VEpVo/  
template < typename T2 > e*H$c?7NL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Din)5CxFX  
} ; K^ \9R  
qr6jn14.c  
pASVnXJZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n\Ixv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S &u94hlC  
||aU>Wj4  
>,3 3Jx  
9lV'3UG-?  
  class holder 4PQWdPv;  
  { 7!%"8Rl-  
public : Q@n kT1o  
template < typename T > "g-NUl`'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !&[4T#c  
  { N<99K!   
  return assignment < T > (t); Z]BR Mx  
} gBu4`M  
} ; lV'83  
|e&Kg~~C  
aK'r=NU  
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: ;zDc0qpw  
hgGcUpJy?  
  static holder _1; zhE7+``g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n4johV.#  
?f..N,s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kq$1lPI  
而不用手动写一个函数对象。 \.] U  
HrGX-6`  
=Frr#t!(w0  
X)m2{@v D  
四. 问题分析 {'!~j!1'j  
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。 g\'sGt3O  
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。 2|BE{91  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -; }Wm[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^ a:F*<D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kx[8#+P  
E<dN=#f6  
五. 问题1:一致性 &&O=v]6,V  
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?| *Y Ox`z!R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \`C3;}o:"P  
Ek3O{<  
struct holder k1J}9HNYR  
  { / yCV-L2J  
  // 1zRO== b  
  template < typename T > ] ?(=rm9u  
T &   operator ()( const T & r) const }g?]B+0  
  { X6RM2  
  return (T & )r;  t2iFd?  
} nj mE>2  
} ; 7Y/_/t~Y  
\m&:J >^  
这样的话assignment也必须相应改动: r DuG["  
Lrq&k40y  
template < typename Left, typename Right > V EzIWNV  
class assignment o;fQ,r P%  
  { }_ E  
Left l; Q"O _h  
Right r; A\`Uu&  
public : F <(Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y+a&swd2(U  
template < typename T2 > U*cj'`eqC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _wBPn6gg`  
} ; dImm},  
R)/w   
同时,holder的operator=也需要改动: +dfSCs  
I$$!YMm.N  
template < typename T > i+}M#Y-O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V6Y!0,w!a  
  { bGZy0.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h(BN6ZrzKd  
} 'PZJ{8=  
Gx m"HC  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _N6GV$Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ":OXs9Yg  
SPBXI[[-  
return l(rhs) = r; 9V~yK?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 g:HIiGN0Ic  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2sngi@\  
A.n1|Q#  
template < typename Tp > Oaui@q  
class constant_t y}A-o_u@cD  
  { W8)GT`\  
  const Tp t; 8g\.1<~  
public : _>s.V`N'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ab`Gb  
template < typename T > #ed]zI9O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~F WmT(S  
  { y^ohns5{  
  return t; j2+&B9 (  
} Z\x6  
} ; 3jeR;N]x  
xfb%bkr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ||qW'kNWM  
下面就可以修改holder的operator=了 ?G@%haqn6  
]^!#0(  
template < typename T > ,M9'S;&^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I/'>Bn+  
  { ][3 "xP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a.P^+h  
} N'4*L=Ut  
tZJKB1#WbP  
同时也要修改assignment的operator() 1*Z}M%  
YV+e];s  
template < typename T2 > B6BOy~B0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @I%m}>4Jm  
现在代码看起来就很一致了。 b+kb7  
4R6X"T9-  
六. 问题2:链式操作 {+!_; zzZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pcE.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gbvBgOp  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t^q/'9Ai&J  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `| fF)kI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FkH4|}1  
GFvOrRlP\  
template < typename T > BP`UB  
struct result_1 yY}`G-)g~*  
  { T6tJwSS4:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bcQ$S;U)  
} ; U9Sp$$L  
dG1qrh9_-  
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: Rc u/ @j{O  
T+I|2HYqOj  
template < typename T > N7|ctO  
struct   ref MD%86m{Sg=  
  { NS\'o )J  
typedef T & reference; kM.zX|_  
} ; /Z^+K  
template < typename T > {9(N?\S1`a  
struct   ref < T &> o^Ms(?K%t  
  { E5B:79BGO  
typedef T & reference; W)KV"A3C  
} ; x,n;GR  
8E D6C"6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V4|pZ]  
\5Hfe;ny-~  
template < typename T > 'Ic$p>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'C(YUlT2?P  
  { 6b@:La  
  return l(t) = r(t); !y6 D+<k*]  
} Rt+s\MC^r  
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。 <=WQs2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LcQ\d*  
lE4.O  
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 Y #KgaZ7N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %0L 9)-R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 < d?O#(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UtzW5{  
最后的布局是: }z}oVc  
                Add v=!]t=P)t  
              /   \ `Dj-(~x  
            Divide   5 $cc]pJy"}  
            /   \ Y}PI{PN  
          _1     3 )8yNqnD  
似乎一切都解决了?不。 9%|!+!j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .QW89e,O3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jfk`%C Ek=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: fF ;-d2mF  
fxjs"rD5  
template < typename Right > %{axoGd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WUKYwA/t  
Right & rt) const A%pcPzG;  
  { {@k5e) Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ENygD  
} 66v6do7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /mmC qP  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kA fkQy(~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  IG 6yt  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 q45Hmz  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :dK/}S0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4\3Z$%2^LZ  
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: |*Hw6m  
< yBZsSj  
template < class Action > PC/Oo~Gx  
class picker : public Action _8S!w>$)  
  { P/4]x@{ih  
public : [*@"[u   
picker( const Action & act) : Action(act) {} OT+LQ TE  
  // all the operator overloaded :2}zovsdj  
} ; .#@*)1A#t  
bP(xMw<'j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }Dm-Ibdg(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Fc{hzqaP8  
6Wl+5 a6V  
template < typename Right > .cjSgK1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z.--"cF  
  { Ovh[qm?Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )bXiw3'A  
} fQM:NI? 9?  
,..&j+m  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a?_N8|k[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 }O-|b#Q  
`J#(ffo-  
template < typename T >   struct picker_maker 7?xTJN)G  
  { rUR{MF&]D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xh,};TS(K  
} ; 4u0=/pfi[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gh#9<  
  { Pd6p)zj  
typedef picker < T > result; IOtSAf  
} ; j@ lHgis  
q{ i9VJ]  
下面总的结构就有了: 1TJ2HO=Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 L TzD\C'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vWc=^tT   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *F[@lY\p  
至此链式操作完美实现。 E0[ec6^qwY  
!RN(/ &%y  
[> Q+=(l  
七. 问题3 gs7h`5[es  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hOG9  
[@(M%  
template < typename T1, typename T2 > YBehyx2eK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *]:gEO  
  { 4$ya$Y%s%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TCWy^8LA  
} F jsnFX;  
..'k+0u^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d0vn/k2I  
~PAF2  
template < typename T1, typename T2 > 2dg+R)%  
struct result_2 'B>fRN  
  { `f?v_Ui-$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0]p! Bscaf  
} ; 46OYOa  
+uZ,}J  
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? Sc#B -4m  
这个差事就留给了holder自己。 =:A hg 9  
    9$U@h7|Q`  
Jr+~'  
template < int Order > >>22:JI`  
class holder; D+.< kY.  
template <> /P { Zo  
class holder < 1 > 2O;Lw@W  
  { Xf o3fW)s  
public : uyZ  
template < typename T > mCah{~  
  struct result_1 O|wu;1pQ  
  { )IQ5Qu  
  typedef T & result; q% *-4GP  
} ; >ka*-8?  
template < typename T1, typename T2 > b|jdYJbol&  
  struct result_2 qRi;[`  
  { jd ]$U_U(  
  typedef T1 & result; P5-1z&9O  
} ; 0se0AcrW  
template < typename T > ts|dk%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A8tzIh8  
  { YD>5zV%!D  
  return (T & )r; 3h N?l :/b  
} b/;!yOF  
template < typename T1, typename T2 > :buH\LB*P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 17kh6(X  
  { qTxw5.Ai!  
  return (T1 & )r1; cC@.&  
} D#"BY; J  
} ; A)v! {  
_:"PBN9  
template <> 7uy?%5  
class holder < 2 > f+3ico]f@  
  { ~hiJOaCzM  
public : 1V ?)T  
template < typename T > q+<<Ku(20  
  struct result_1 n/]w!  
  { $FR1^|P/G  
  typedef T & result; JzuU k  
} ; o9GtS$ O\  
template < typename T1, typename T2 > xAlyik  
  struct result_2 cl2+,!:  
  { TgC8EcLr  
  typedef T2 & result; 'DLgOUvh  
} ; 10.u  
template < typename T > I'sq0^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *49({TD6`  
  { {9mXJu$cc  
  return (T & )r; MC\rx=cR\  
} m 0jm$> :Z  
template < typename T1, typename T2 > ''. P=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -O&u;kh4g  
  { V%|CCrR  
  return (T2 & )r2; <d*;d3gm  
} &ZyZmB  
} ; 8nV#\J9  
v$n J$M&k  
pk>p|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> >。 EuH[G_5e0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MawWgd*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vH[G#A~4  
s}1S6*Cr  
return l(i, j) = r(i, j); [B0]%!hFw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mE>v (JY  
>{ /As][  
  return ( int & )i; 6I8A[   
  return ( int & )j; ;7/ ;4Z  
最后执行i = j; (v/mKGyg  
可见,参数被正确的选择了。 yiT)m]E d  
N*mm[F2+F  
O4c[,Uq8~  
85{2TXQ^%=  
.@5Ro D[o  
八. 中期总结 \+9~\eeXb  
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: Ire+r "am  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6x]x>:8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 An.Qi=Cv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6_rgj{L  
cu |S|]g  
YZ0y_it)  
\Ei(HmEU  
$4Vpl  
4hQ.RO  
九. 简化 JkfVsmc<{h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 j:Y1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dGc<{sQzB  
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: nuvRjd^N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }piDg(D  
  +-*/&|^等 +KcD Y1[  
2. 返回引用。 {.HFB:<!}  
  =,各种复合赋值等 - WEEnwZ  
3. 返回固定类型。 Q`0 k=<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wO-](3A-8P  
4. 原样返回。 .sqX>sU/]  
  operator, 7>@g)%",  
5. 返回解引用的类型。 H Z)an  
  operator*(单目) _x'?igy  
6. 返回地址。 L!>EW0  
  operator&(单目) HxE`"/~.7k  
7. 下表访问返回类型。 i!nPiac  
  operator[] Le?yzf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +t8{aaV  
  operator<<和operator>> pBR9)T\ n  
dv7IHUFf  
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。 C@P4}X0,=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H?H(=  
bP+b~!3  
template < typename Left > L_~vPp  
struct value_return hQFF%xl  
  { N!=$6`d  
template < typename T > ZC!GKW P2  
  struct result_1 <+r<3ZBA  
  { g~/@`Z2Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $D%[}[2  
} ; 12olVTuw  
s*3p*zf  
template < typename T1, typename T2 > rn8#nQ>QZ%  
  struct result_2 sI,S(VWor  
  { :~PzTUz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cD5^mxd%  
} ; |to|kU  
} ; I_aS C4  
j34L*?  
\v,m r|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %=PGvu  
f 8AgTw,K8  
下面我们来剥离functor中的operator() 4k6,pt"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [BLBxSL  
]+)cXJ}6#  
return l(t) op r(t) .I1k+   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z>&|:VGG  
return op l(t) uK!G-1   
return op l(t1, t2)  y5!fbmf  
return l(t) op m|8ljXX  
return l(t1, t2) op L2WH-XP=  
return l(t)[r(t)]  9{(A-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DtRu&>o_6D  
s0/[mAY  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Wf>P[6  
单目: return f(l(t), r(t)); FHv^^u'@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P_y8[Y]?  
双目: return f(l(t)); "4Bk  
return f(l(t1, t2)); \~4IOu  
下面就是f的实现,以operator/为例 o)U4RY*  
H%&e[PU  
struct meta_divide 24; BY'   
  { gQ8FjL6?  
template < typename T1, typename T2 > 4r+s" |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I}!Er V  
  { E4;@P']`  
  return t1 / t2; {zmh0c; |  
} pI]tv@>:f  
} ; xn BL{ []  
O)EA2`)E  
这个工作可以让宏来做: Ug~ ]!L  
s<hl>vY_'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ->q^$#e  
template < typename T1, typename T2 > \ Q[Xh{B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _ !r]**  
以后可以直接用 GyP.;$NHa[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =,HxtPJ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mDB?;a>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <,\Op=$l3I  
NW AT"  
L^b /+R#  
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 6!Z>^'6  
p@Va`:RDW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -w3KBlo  
class unary_op : public Rettype L2$`S'UW  
  { BnwYyh  
    Left l; or)v:4PXW  
public : ^v+3qm@,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s/cclFji]  
=IC cN|  
template < typename T > R/BW$4/E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J.;{`U=:  
      { :@=;WB*0  
      return FuncType::execute(l(t)); ijuIf9!  
    } >dU.ic?19  
z<h?WsL  
    template < typename T1, typename T2 > O S%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {!]7=K)W9  
      { R8(Bt73  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +"8-)'  
    } OMM5p=2Q  
} ; "$6 .L^9W  
A-GU:B  
EH2a  
同样还可以申明一个binary_op ~;ZT<eCIA  
QswbIP/>:'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  gK Uci  
class binary_op : public Rettype =e j'5m($3  
  { _O w]kP='  
    Left l; .`; bQh'!  
Right r; F&[MyXU4  
public : 3~5 %6`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7LZ A!3  
|OarE2  
template < typename T > T^F9A55y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M tD{/.D>  
      { Ak=|wY{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q}(D^rGP3  
    } ;"T,3JQPn6  
7!kbe2/]'  
    template < typename T1, typename T2 > t,4'\nv*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Of?3|I3 l  
      { 'qt+.vd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sQ05wAv  
    } A!bH0=<I  
} ; &E+2  
pGHn   
'v?"TZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?]In@h-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3H_%2V6#V1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |on$ )vm  
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。 9&VfbrBM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Du7DMo=l  
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。。。 o+F]80CH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )&$p?kF  
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) 1.6Y=Mh=i[  
下面是修改过的unary_op z pV+W-j]  
JA(M'&q4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KvtX>3#qM  
class unary_op oy< q;'  
  { iLR^V!  
Left l; !c#~g0H+  
  A!n)Fpk  
public : DwBKqhu  
gT8%?U:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iF!r}fUU6  
x=jS=3$8  
template < typename T > ^`< %Pk  
  struct result_1 XaH%i~}3  
  { %*Aq%,.={  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8*[Q{:'.  
} ; l2 [{T^  
(Ymj  
template < typename T1, typename T2 > GL- r;  
  struct result_2 P{tH4V23T  
  { 5uxB)Dx)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^+b ??K  
} ; tuWJj^  
9X%H$>s  
template < typename T1, typename T2 > B33H,e)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H}}g\|r&  
  { %"{jNC?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [t.x cO  
} ?Gr2@,jlD  
OEwKT7CX  
template < typename T > q\q8xF~[p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .*acw  
  { 8&2W^f5  
  return OpClass::execute(lt(t)); EKTn$k=  
} z:a%kZQ!0  
yL.Z{wd  
} ; | bWvQdN  
`zmj iC  
ImZ!8#  
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 )e6)~3[^  
好啦,现在才真正完美了。 fH6mv0  
现在在picker里面就可以这么添加了: t;2\(_A  
s+RSAyU  
template < typename Right > mO|YX/>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f 3t&Bcw$  
  { co-dq\P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :i8B'|DN5  
} y/d/#}\:  
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。 }k7t#O  
+;*dFL  
Tu*"+*r>s  
SuuLB6{u3  
)~CnDk}^R  
十. bind jXCSD@?]K  
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。 {=)g?!zC  
先来分析一下一段例子 :,]*~Nl  
t=B>t S.hO  
} 63Qh}_Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QW[ gDc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U 4Sxr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b!hs|emo;  
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。 {6,  l#z  
我们来写个简单的。 ;5TQH_g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m(6SiV=D9  
对于函数对象类的版本: ?9I=XTR  
/CW 0N@  
template < typename Func > d} {d5-_a  
struct functor_trait !da [#zK  
  { brXLx +H8  
typedef typename Func::result_type result_type; YB&b_On,f  
} ; |MEu"pY)  
对于无参数函数的版本: /yhGc}h  
Sh(Ws2b7  
template < typename Ret > 'L1=:g.\i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tITx+i  
  { @_ Q  
typedef Ret result_type; +^0Q~>=VD  
} ; y53f73Cg  
对于单参数函数的版本: :e|[gEA  
:1/K$A)^{  
template < typename Ret, typename V1 > kafRuO~$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d=J$H<  
  { C[0*>W8o  
typedef Ret result_type; V% PeZ.Xv  
} ; dd{pF\a  
对于双参数函数的版本: oI2YJ2?Je8  
5OS|Vp||b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xQ{n|)i>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "?r=n@Kv  
  { 45+w)Vf!  
typedef Ret result_type; @s[Vtw%f  
} ; dH8^\s .F  
等等。。。 '1u!@=.\G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZA>p~Zt  
Y  c]  
template < typename Func > (}jYi*B  
struct func_return ,dZ&i! @?  
  { S="teH[  
template < typename T > Vy6A]U\%  
  struct result_1 *RpBKm&^7  
  { /xseI)y.B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wAn}ic".b  
} ; WhU-^`[*  
ZBX,4kxK7  
template < typename T1, typename T2 > YN<:k Wu  
  struct result_2 Q;EQ8pL?"  
  { a9<&|L <  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :p6.v>s8  
} ; bm Hl\?  
} ; +2WvGRC  
H/Wo~$  
I<v:x Tor  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -kZOve|5  
[ S_8;j  
template < typename Func, typename aPicker > T+9#&  
class binder_1 b7nER]R  
  { &F xw19[G  
Func fn; 'c")]{  
aPicker pk; _ h7qS  
public : H7=[sL^  
6gSo>F4=  
template < typename T > $: %U`46%s  
  struct result_1 Ln2dD>{2  
  { O5;$cP:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; luYa+E0  
} ; LBs:O*;  
afJ`1l  
template < typename T1, typename T2 > rEl bzL"&<  
  struct result_2 icnc5G  
  { NDt +m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NE'4atQ|  
} ; B"9/+Yj  
Xgs 31#K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K.{:H4_  
Z\@m_ /g  
template < typename T > I,pI2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S9'8rn!_  
  { >gqd y*Bg  
  return fn(pk(t)); %%=PpKYtSD  
} AlQE;4yX  
template < typename T1, typename T2 > >#j f Z5t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R"0fZENTG  
  { 9*"Ae0ok1  
  return fn(pk(t1, t2)); YH%aPsi  
} #UO#kC<2(B  
} ; Ig*qn# Dd  
@fML.AT  
-5_[m@Vr  
一目了然不是么? |KM<\v(A{  
最后实现bind p? q~.YY  
T{VdlgL  
qit D{;  
template < typename Func, typename aPicker > 2d`:lk%\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N=`xoF  
  { /J-:?./  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g'F{;Ur  
} ;is*[r\|1  
H+VKWGmfG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 < mb.F-8  
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。 s?j` _ B  
C6-71 `C0  
十一. phoenix z 5T_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x-Cy,d:YX  
l_Ffbs_6t  
for_each(v.begin(), v.end(), D8b~-#  
( DV,rh83.ip  
do_ |6mDooTy  
[ :Y AxL J  
  cout << _1 <<   " , " KG5h$eM'  
] =h#3D?b0n  
.while_( -- _1), m ^O9G?  
cout << var( " \n " ) WrS|$: 0  
) }.uB6&!:  
); U!0 Qf7D  
g7-=kmr|V  
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: *t,J4c  
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 ?2#v`Z=L;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K1F,M9 0]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &?-LL{W{  
7xmyjy%c  
vw'`t6  
template < typename Cond, typename Actor > ?-"%%#  
class do_while n$ri:~s  
  { (($"XOU  
Cond cd; |#r [{2sS  
Actor act; 8, >YB+Hb  
public : z&"-%l.b@}  
template < typename T > u)DhkF|  
  struct result_1 #\Q{?F!4  
  { %/86}DCfE?  
  typedef int result_type; j70]2NgX  
} ; ZW]Q|vPh4U  
7,\Uk|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m}x&]">9  
OYWW<N+R2  
template < typename T > _>G=v!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w_gPX0N}3n  
  { !_EaF`oh(  
  do Mbt}G|;8H7  
    { I1H} 5 bf3  
  act(t); >UP{= `  
  } ed,w-;(n~  
  while (cd(t)); rt7Ma2tK  
  return   0 ; GS%i<HQ3  
} ,@_$acm  
} ; p8>.Q/4  
?D].Za^km  
Pgy&/-u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +&W%]KEh  
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。 m"2KAq61  
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。 v}=3  
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。 reyN5n~4U  
下面就是产生这个functor的类: zS@"ITy  
@$5GxIw<l  
e$k ]z HlQ  
template < typename Actor > >bf29tr  
class do_while_actor 0L34)W  
  { -XVC,.Ly  
Actor act; hSgfp  
public : ZWC-<QO"<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6,"fH{Bd  
^lqcF.  
template < typename Cond > }`oe<|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [TZlvX(E  
} ; y\'t{>U/  
UF[2Rb8?  
sckyG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KfU4#2}  
最后,是那个do_ (c /H$'  
nt,tM/  
idwiM|.iU  
class do_while_invoker Xd_86q8o  
  { @j%r6N  
public : \dyJ=tg  
template < typename Actor > _E e`Uk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {gE19J3  
  { *t;'I -1w^  
  return do_while_actor < Actor > (act); :*bmc/c  
} Gs*FbrY  
} do_; U9D4bn D  
{emO&#=@CP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  w' E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zN(fZT}K5  
最后来说说怎么处理break和continue g)*[W>M  
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。 f-9& n4=H  
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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