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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,RN|d0dE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >;}]pI0T  
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 P6PQgc  
LaT8l?q q  
v>:=w|.HC  
[a+4gy  
  class filler L5C2ng>  
  { w .l|G,%=  
public : `U#Po_hq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WVkG 2  
} ; oek #^:pF  
x/_dW  
oVEAlBm^v  
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: < 4$YO-:E  
X#7}c5^Y  
PvuAg(?  
qAORWc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  Q>[Ce3  
oB}K[3uB:t  
\ %_)_"Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _f66>a<  
d}VALjXHX!  
O&=KlnI:  
;YM]K R;  
二. 战前分析 W/a,.M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 QSv^l-<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -O /T?H  
D2V v\f  
WN1Jm:5YV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HoV{Uzm  
  /* --------------------------------------------- */ A{M+vsL  
vector < int *> vp( 10 ); i<Q& D\Pv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g@}6N.]#  
/* --------------------------------------------- */ p&QmIX]BZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W1;=J^<&1  
/* --------------------------------------------- */ C|9[Al  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =!YP$hfY  
  /* --------------------------------------------- */ pOX$4$VR<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eL_^: -   
/* --------------------------------------------- */ Jxf}b}^T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %B0w~[!4}  
|FjBKj  
sl%#u9r=  
zF=#6  
看了之后,我们可以思考一些问题: +*: }p  
1._1, _2是什么? S;>4i!Mb ^  
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。 C)U #T)  
2._1 = 1是在做什么? A3<^ U  
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。 Xn PJC'  
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。 =>e?l8`%  
'Z59<Ya&x  
f>O54T .L.  
三. 动工 <3)|44.o&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k+f1sV[4}  
t[/\KG8  
y~x#pC*w  
|1lf(\T_  
template < typename T > 87+.pM|t%  
class assignment F:M/z#:~  
  { fJvr+4i4k  
T value; - *r[  
public : HE@-uh  
assignment( const T & v) : value(v) {} $]nVr(OZ_  
template < typename T2 > avmcGyL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]&' jP  
} ; ZMP?'0h=  
3Hy%SN(  
L,E-z_<p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5 d>nIKW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @J kui  
E7k-pquvE  
5Ws5X_?d  
%N7gT*B:  
  class holder eSJAPU(D  
  { -<]\l3E&J  
public : Av@& hD\  
template < typename T > ;tXB46  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IES41y<  
  { _'H2>V_  
  return assignment < T > (t); >F,$;y52  
} gkSGRshf  
} ; LQ~LB'L  
9cl{hdP{  
Z@<q/2).|  
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: }m9S(Wal  
[t {vYo  
  static holder _1; 0Ddn@!J*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jQY >9+t  
@QvfN>T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "ugX /r$_  
而不用手动写一个函数对象。 5JO[+>  
<+ -V5O^  
;Gjv9:hUn  
jB*9 !xrd,  
四. 问题分析 2qt=jz\s  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >&*6Fqd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0Ei\VVK>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +I^+k"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c ,Qw;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z:d Xc  
}K#iCby4  
五. 问题1:一致性 9m%7dsv  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \/? ! 6~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sZ0g99eX  
_JfJ%YXy  
struct holder zfk'>_'  
  { =4YbVA+(  
  // i)A`Vpn  
  template < typename T > P}ehNt*($  
T &   operator ()( const T & r) const R1]v}f_I"  
  { _bN))9 3  
  return (T & )r; <1ztj#B  
} gn-=##fT:i  
} ; s#'|{  
"r5'lQI  
这样的话assignment也必须相应改动: bx+(.F  
fs]#/*RR  
template < typename Left, typename Right > *uk \O]  
class assignment P58\+9d_  
  { VZU Zngw  
Left l; =g{_^^n  
Right r; F2Nb5WT  
public : #R~">g:w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S/#) :,YS  
template < typename T2 > MAsWds`bpB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dbf^A1HI  
} ; /ig^7+#  
!Ei Ze.K  
同时,holder的operator=也需要改动: k@'?"CP\Xq  
@\x,;!N@  
template < typename T > GM34-GH+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~EM#Hc,  
  { J>,'P^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |U;w!0  
} v*vub#wP  
D'HL /[@`  
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。 K8yWg\K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TMnT#ypf<5  
umq$4}T '$  
return l(rhs) = r; &4ug3  
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。 !?tu! M<1?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }w|=c >'_}  
m? \#vw$  
template < typename Tp > G#_(7X&  
class constant_t DzX6U[=  
  { 2dp*>F0L  
  const Tp t; 20SF<V  
public : 0lvb{Zd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R47I\{  
template < typename T > 2c*VHIl;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~m,mvRS  
  { C9"f6>i  
  return t; UgOGBj,&5W  
} FvtM~[Q  
} ; HQ-N!pf9  
 RU3_Fso  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "GIg| 3  
下面就可以修改holder的operator=了 baO&n  
bi4^ zaCEE  
template < typename T > ijR-?nrR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @E&X &F%  
  { m%BMd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jS5t?0  
} f"} 0j|Gg  
;I0yQlx|U  
同时也要修改assignment的operator() @n ~ND).  
RN cI]oJ  
template < typename T2 > <E(-QJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l:kE^=6  
现在代码看起来就很一致了。 S%a}ip&  
-Y!=Iw 4  
六. 问题2:链式操作 dxae2 t V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $yR{ZFo  
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。 @eG#%6">  
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。 X~<>K/}u5  
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。 6w .iEb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct   t`&s  
.n ^O)|Z  
template < typename T > Ay[9k=q]  
struct result_1 HeAc(_=C  
  { `siy!R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "~ i#9L/H  
} ; &`\kb2uep  
l#J>It\  
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: n=#[Mi $Y  
+(=[M]5#n  
template < typename T > S4uR \|  
struct   ref m8j#{[NE  
  { :`!mCW`Q-  
typedef T & reference; 9R t(G_'  
} ; G1n>@Y'j''  
template < typename T > g'l7Jr3  
struct   ref < T &> })yb   
  { .bY1N5=sz  
typedef T & reference; [))2u:tbS\  
} ; u0$5Fd&X  
Hf E;$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;Vtpq3  
`(w kqa  
template < typename T > %CfTqbB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Vv* 5{_  
  { 07HX5 Hd  
  return l(t) = r(t); a}+ _Yo(Q  
} zfT'!kb,(  
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。 qkyX*_}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L 52z  
EzY scX.[  
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 fh5^Gd~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v*T@ <]f3j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;tIIEc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D-;43>yi<  
最后的布局是: ='l6&3X  
                Add :Q%yW%St$  
              /   \ EWvid4QEi  
            Divide   5 9DocId.  
            /   \ 7C 6BZ$(  
          _1     3 %%-Tjw o  
似乎一切都解决了?不。 Ni;{\"Gt  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 nq w*oLFQ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Zq6ebj  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i~M.F=I5  
{UjIxV(J  
template < typename Right > jind!@}!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,hcBiL/  
Right & rt) const {Ac3/UM/  
  { h: (l+jr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q?b)zeJ  
} QH56tQq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;kcFQed\w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 xdSj+507  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9R<J$e  
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。 ,HjHt\!~<  
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。 /)HEx&SQmZ  
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? N6 Cc%,  
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: m:o$|7r  
aG&kl O>m  
template < class Action > cVt$#A)  
class picker : public Action -Z#]_C{Y-)  
  { SZ1pf#w!  
public : sRI=TE]s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FV<^q|K/(]  
  // all the operator overloaded l[ OQo|_  
} ; )I1V 2k$n  
.m % x-i  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v,O&UrZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4iB)oR  
% w/1Uo24  
template < typename Right > @;-Un/'C;7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b+fy&rk@-  
  { r_2VExk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bu!<0AP"N+  
} [ZpG+VAJ8  
a~+WL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z K]%qv]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  7qdl,z  
"gVH;<&]  
template < typename T >   struct picker_maker QrRCsy70  
  { (inwKRH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b8xfV{3L  
} ; nT6iS}h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dXy"yQ>{  
  { &ppZRdq]  
typedef picker < T > result; Pn){xfqDl  
} ; 0Nzv@g{3  
oML K!]a  
下面总的结构就有了: D}C*8s bC}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Le+8s LE`Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +]2~@=<@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GAe_Z( T  
至此链式操作完美实现。 4zvU"np  
F;l<>|vG  
9n2%7dLQ*  
七. 问题3 k{$"-3ed  
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。 Z)>a6s$ih<  
q+=@kXs>+  
template < typename T1, typename T2 > # SOj4W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bSKV|z/x  
  { M;@03 x W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yH0ZSv  
} *fyEw\`a  
P=hf/jOv9  
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: gf8U &;  
nWg)zj:  
template < typename T1, typename T2 > k.VOS 0  
struct result_2 9!<3qx/  
  { 3). c [F^l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IOsDVIXL\  
} ; m,"tdVo.  
G@6,O-Sj  
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? Wam?(!{mOf  
这个差事就留给了holder自己。 <cd%n-  
    c35vjYQx0  
o%s}jBo}  
template < int Order > >Qu^{o  
class holder; @g` ,'r  
template <> `'t;BXedz/  
class holder < 1 > bao5^t}  
  { JHOBg{Wg  
public : 2:0Y'\nn  
template < typename T > v[=E f  
  struct result_1 ]qT r4`.  
  { Q ?<9  
  typedef T & result; !q1^X% a  
} ; 9O_N iu0  
template < typename T1, typename T2 > QE6-(/  
  struct result_2 --hnv/AjI  
  { Fi}rv[`XY[  
  typedef T1 & result; yM~D.D3H  
} ; !!pi\J?sk  
template < typename T > Jm^jz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nf^k3QS\  
  { t|,Ex7  
  return (T & )r; 0X6o  
} qOanu  
template < typename T1, typename T2 > pNsLoNZ3w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (M?Q9\X  
  { _ q1|\E%`h  
  return (T1 & )r1; \d`Sz *  
} =1?yS3  
} ; u 9Tl Xn  
#.xTAvD  
template <> Q";eyYdOL  
class holder < 2 > b,sc  
  { xL"o)]a=  
public : nlnJJM&J $  
template < typename T > M- A}(r +J  
  struct result_1 55en D  
  { =&xoyF  
  typedef T & result; <08V-   
} ; Kt0Tuj@CY  
template < typename T1, typename T2 > S,>n'r[  
  struct result_2 ''YjeX  
  { LxDhthZi_  
  typedef T2 & result; _YUF /B'  
} ; +5\\wGo<  
template < typename T > cW%O-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .k(_ j.v  
  { }e@-[RJ!  
  return (T & )r; `v er "s;  
} 9D21e(7X  
template < typename T1, typename T2 > qa?y lR"kA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gWPa8q<b  
  { 2J;CiEB  
  return (T2 & )r2; +.uk#K0o  
} '1nU[,Wj  
} ; |Q;1;QXd  
T`;M!-)2  
s]>%_(5  
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> >。 TD9`S SpP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xUoY|$fI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Sa~C#[V  
Wg&:xff  
return l(i, j) = r(i, j); #{1fb%L{i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .9 QQ]fLs  
%q^]./3p  
  return ( int & )i; v\FD~   
  return ( int & )j; SsZzYj.d  
最后执行i = j; -/?<@*n  
可见,参数被正确的选择了。 '_Oprx  
bq ]a8tSB  
{xH@8T$DX  
I-"{m/PEdg  
n5/Q)*e0'#  
八. 中期总结  (v}:  
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: S#dS5OX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0rUf'S ?K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U @|_5[nl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .|-y+9IP  
G.T1rUh=  
!HYqM(|{.  
xcA:Q`c.{  
D$;/ l}s?  
89bKnsV  
九. 简化 }fZBP]<I(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 VCO/s9AL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -%|I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <i-RF-*S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l<?wB|1'  
  +-*/&|^等 NBX/V^  
2. 返回引用。 *Yw6UCO  
  =,各种复合赋值等 R#M).2::  
3. 返回固定类型。 wxxC&!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F^-4Pyq@  
4. 原样返回。 @dNbL}qQ  
  operator, <5%We(3  
5. 返回解引用的类型。 htaLOTO;A  
  operator*(单目) J;dFmZOk  
6. 返回地址。 ;q2T*4NN  
  operator&(单目) 6~LpBlb  
7. 下表访问返回类型。 Ok!{2$P8U9  
  operator[] &@+; ]t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )3  
  operator<<和operator>> @T"385>  
bv"S(  
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。 DP_\%(A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jYv !}  
4y]*"(sQ;  
template < typename Left > tP-c>|cz  
struct value_return =_Rd0,  
  { e<K=Q$U.  
template < typename T > }{J8U2])k  
  struct result_1 }: e9\r)  
  { l<+k[@Vox  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3Daq5(fLP  
} ; xmDwoLU  
:|Cf$2k7  
template < typename T1, typename T2 > 9tO_hhEQ@  
  struct result_2 Ai;Pht9qi  
  { _1ins;c52  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Qs a2iw{  
} ; \z 'noc  
} ; yr?\YKV)I  
566EMy|  
-/X-.#}-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2ip~qZNw><  
0/$sr;  
下面我们来剥离functor中的operator() S%2qB;uw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UpILr\3U  
Eh+lL tZ  
return l(t) op r(t) vq}V0- <  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J']W7!p  
return op l(t) U N/.T   
return op l(t1, t2) ) =[Tgh  
return l(t) op Tb^9J7]  
return l(t1, t2) op \]K-<&f  
return l(t)[r(t)] P\JpE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j*"s~8u4  
H UjmJu6f{  
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: rYl37.QE  
单目: return f(l(t), r(t)); >:=TS"}yS}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2r,fF<WQ  
双目: return f(l(t)); 15COwc*k  
return f(l(t1, t2)); ?4_;9MkN  
下面就是f的实现,以operator/为例 _[ x(p6Xp  
8'y|cF%U  
struct meta_divide 8Bhng;jX  
  { u8*0r{kOH  
template < typename T1, typename T2 > m N{$z<r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dn Xc- <  
  { +]#>6/2q  
  return t1 / t2; V47 Fp  
} @azS)4L  
} ; jVDNThm+  
1na[=Q2  
这个工作可以让宏来做: E] [DVY  
bpkn[K"(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^P[*yf  
template < typename T1, typename T2 > \ bWqGy pq4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QO8/?^d  
以后可以直接用 m5S/T\,X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?NL2|8  
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 \vI_%su1N  
(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。。。) XP'KgTF  
]n+:lsiV  
UJb7v:^  
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 *G9;d0  
(/%}a`2#o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QwhPN'U  
class unary_op : public Rettype |:\h3M  
  { z, OMR`W  
    Left l; &HWH UWB  
public : Y , P-@(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7 ir T6O<.  
}5~ ;jN=k  
template < typename T > Uc4r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J(Bn  n  
      { '&"7(8E} *  
      return FuncType::execute(l(t)); V #=N?p  
    } T/H*Bo *=5  
.m<-)Kx  
    template < typename T1, typename T2 > BjA|H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !%Ak15o  
      { IflpM]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /fX]Yu  
    } $1axZ~8sS  
} ; O @w=  
)T>a|.  
3}"VUS0wh  
同样还可以申明一个binary_op <Sz9: hg-  
8'zwy d3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k2xjcrg  
class binary_op : public Rettype 69_c,(M0  
  { (vQShe\  
    Left l; C. Sb4i*  
Right r; ]|-y[iu  
public : %hXa5}JL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a(m#GES  
j#-74{Y$ J  
template < typename T > 7|{QAv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }\1V;T  
      { 4-m}W;igu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ddw!FH2W (  
    } !XK p_v  
5~\W!|j/  
    template < typename T1, typename T2 > L|c01  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mk[n3oE1  
      { 77)C`]0(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $hA[vi\5  
    } .9`.\v6R  
} ; 0py0zE6,,  
Sna7r~ j  
2^|*M@3r  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j3$KYf`T}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F.JE$)B2EX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nF7Ozxm#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^f4qs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]+J]}C]\d  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 aa$+(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `AYHCn  
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) GLEGyT?~  
下面是修改过的unary_op zhFGMF1  
FQ);el'_V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f}o`3v*z  
class unary_op `TAhW  
  { eQMY3/#  
Left l; gPDc6{/C<  
  _m;Y'  
public :  M*%iMz  
@*F NWT6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `?~pk)<C].  
9HWtdJ+^C=  
template < typename T > 'DVPx%p  
  struct result_1 ~~>D=~B0'  
  { >YD? pDPb/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d6wsT\S  
} ; [0  3Aej  
1XwbsKQ}  
template < typename T1, typename T2 > D(yRI  
  struct result_2 Uh*V>HA#  
  {  E{h   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &g|-3)A  
} ; {D$#m  
sY=$\hj  
template < typename T1, typename T2 > R\)pW9)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |[C3_'X  
  { IEHAPt'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u PjJ>v  
} F $B _;G  
cu.f]'  
template < typename T > 9FK%"s`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xoPpu  
  { %b0..Zz  
  return OpClass::execute(lt(t)); 98G>I(Cw%  
} Hj LY\.S  
L= hPu#&/  
} ; @MTm8E6au  
<!R~G-D#_T  
GJU84Xn7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug nCJ)=P.d  
好啦,现在才真正完美了。 G,%R`Xns  
现在在picker里面就可以这么添加了: NEJxd%-  
| M4_@P  
template < typename Right > 9>%ti&_-jt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  GVe[)R  
  { BG/M3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eA4@)6WP(  
} an=8['X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *e!0ZB3J  
K'Wg_ihA  
p8frSrcU  
*ax$R6a#X  
V~%!-7?  
十. bind c&J,O1){\  
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。 44b;]htv  
先来分析一下一段例子 {IJ,y27  
rOEk%kJ  
8 Ys DE_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wHvX|GwMv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V`m'r+ Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =Z2Cg{z  
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。 ZXh6Se4o  
我们来写个简单的。 FY@ErA7~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UW_fn  
对于函数对象类的版本: V)=!pT  
*xI0hFJIM  
template < typename Func > +"'cSAK  
struct functor_trait n3 -5`Jti  
  { p<: bP w  
typedef typename Func::result_type result_type; QJ\ o"c  
} ; mbK$_HvU  
对于无参数函数的版本: k|'{$/ n  
~*@ UQ9*p#  
template < typename Ret > >/9f>d?w^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !8(: G6Ne  
  { 9{]U6A*K0w  
typedef Ret result_type; vlY83mU.  
} ; 8XIG<Nc  
对于单参数函数的版本: &Rdg07e;>  
Ko|nF-r_  
template < typename Ret, typename V1 > 8GgZAu'X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EIPNR:6t  
  { j}ywdP`a  
typedef Ret result_type; #(=8 RA:@  
} ; YzNSZJPD  
对于双参数函数的版本: Btp 9v<"  
JTA65T{3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t2uX+1F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ).0klwfV  
  { B+:/!_  
typedef Ret result_type; V{+'(<SV  
} ; jgNdcP  
等等。。。 E<]O,z;F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy agp`<1h9  
GH[ATL  
template < typename Func > xkV(E!O  
struct func_return ~-ZquJ-  
  { ^YiGvZJ  
template < typename T > 4+I@   
  struct result_1 ammlUWl  
  { '_oWpzpe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %? -E)n[  
} ; BJC$KmGk  
$P rji  
template < typename T1, typename T2 > j1D 1tn  
  struct result_2 @K .{o'  
  { EIQ`?8KSR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UEHJ? }  
} ; +?y ', Ir  
} ; = Lt)15  
RC?gozBFJ  
>%LZ|*U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [}:;B$,  
ynY(  
template < typename Func, typename aPicker > >J(._K  
class binder_1 F#Y9 @E  
  { $r+ _Y/  
Func fn; 4:wVT;?a  
aPicker pk; v_^>*Vm*  
public : ^m pWQ`R  
&GYnGrw?@  
template < typename T > %x{jmZ$}  
  struct result_1 o_ng{SL  
  { 6)=`&>9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6.5E d-  
} ; lidVe]>  
FJ-X~^  
template < typename T1, typename T2 > +;,65j+n   
  struct result_2 AwnQ5-IR\  
  { `st3iTLZY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iepolO=  
} ; k0r93 xa  
+q*WY*gX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gI~B _0x  
R|D%1@i]  
template < typename T > %Yw?!GvL[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y[`>,?ns5  
  {  N$ oQK(  
  return fn(pk(t)); BN7]u5\7  
} <8)cr0~zy>  
template < typename T1, typename T2 > UA4="/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-%zR'-?*  
  { 65]>6D43  
  return fn(pk(t1, t2)); A4{14Y;?  
} ) KvGJo)("  
} ; d!57`bVOd  
u~c75Mk_v  
Q Uy7Q$W  
一目了然不是么? i8w/a  
最后实现bind ~cv322N   
b I"+b\K  
!}lCwV  
template < typename Func, typename aPicker > )B*D\9\Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QJ\+u  
  { qt{lZ_$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )WNw0cV}J>  
} M "\Iw'5$  
~Vt?'v20@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %fuV]  
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。 3QI.|;X  
Llf#g#T  
十一. phoenix 43.Q);4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jhR`%aH4  
>\?RYy,s$  
for_each(v.begin(), v.end(), *Z8qd{.$q  
( Uee(1  
do_ s3-TBhAv  
[ tp<v  
  cout << _1 <<   " , " T{So 2@_&  
] 1SF8D`3  
.while_( -- _1), 0fJz[;dV>n  
cout << var( " \n " ) &K*Kr=9N  
) \/s0p  
); A('o &H  
g@zhhBtQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9ls*L!Jw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D wfw|h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v#|yr<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?WP*At0  
^ 0.`1$  
D_q"|D$SB  
template < typename Cond, typename Actor > }Y"vUl_I2  
class do_while G\z5Ue*  
  { 8kLHQ0pmu  
Cond cd; Hp>_:2O8s  
Actor act; -K (>uV!?  
public : w2SN=X~#  
template < typename T > Z'UhJuD5  
  struct result_1 }Uu#N H  
  { hnimd~E52k  
  typedef int result_type; p%R+c  
} ; +'/C(5y)0X  
~ <36vsk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I@oSRB  
WF_ v>g:g  
template < typename T > p`2Q6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 11vAx9  
  { EQtYb"_  
  do 5?Ukf$)x  
    { a9u2Wlz  
  act(t); I5@8=rFk  
  } J#gG*(  
  while (cd(t)); KV)if'  
  return   0 ; eI9#JM|2  
} I~GHx5Dk  
} ; G0A\"2U  
Ft^X[5G4L  
[<|$If99\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q/^?rd  
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。 Zts1BWL[  
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。 ?bPW*A82{q  
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。 Y(u`K=*  
下面就是产生这个functor的类: 9;Q|" T  
VAo`R9^D#  
2bOl`{x  
template < typename Actor > nDS\2  
class do_while_actor OZ33w-X<  
  { 9#>nFs"H  
Actor act; #KNl<V+c}1  
public : 0|<9eD\I=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vb| d  
BRa9j:_b  
template < typename Cond > ^xgqs $`7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vr@tSc&  
} ; R^mkQb>m.  
|c>.xt~  
c^rWS&)P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zoy)2E{  
最后,是那个do_ 18Vn[}]"  
6L;]5)#  
==UYjbuU  
class do_while_invoker p~NHf\  
  { ][KlEE>W2  
public : (_]!}N  
template < typename Actor > _e/Bg~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const { 1_ <\ ~J  
  {  Xr:s-L  
  return do_while_actor < Actor > (act); :dQRrmM  
} P4zwTEk`  
} do_; (xE |T f  
/M JI^\CA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /~Bs5f.]?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MsZx 0]  
最后来说说怎么处理break和continue $o0.oY#  
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。 IT7],pM  
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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