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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $ *MjNj2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1;?b-FEq:  
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, tZk@ RX  
(=)+as"u9*  
O8[dPm W  
Oa$ ew'  
  class filler IgLP=mqcWK  
  { gA`/t e  
public : A:cc @ku  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z }R-J/xr2  
} ; q ^n6"&;*  
cJ&l86/l1  
*[.+|v;A  
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: e1[kgp   
+S<2d.&~  
H-1@z$p  
Ts}5Nk8%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1&i!92:E  
tCI8 \~  
l!~8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^X)U^Qd  
x*}(l%[  
OC 7:Dp4  
VtZ  
二. 战前分析 x|F6^d   
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。 j8hb  
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 ZT"?W $  
dU:s^^f&R  
gG*O&gQY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p!hewtb5  
  /* --------------------------------------------- */ 1[} =,uaM  
vector < int *> vp( 10 ); nO\|43W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DS=kSkW^&5  
/* --------------------------------------------- */ 4AZlr*U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A}t.`FLP,j  
/* --------------------------------------------- */ V BIPB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BXZ( %tnY  
  /* --------------------------------------------- */ !D7\$ g6g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p#^L ZX  
/* --------------------------------------------- */ qVZ=:D{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wrK$ZO]  
H1s{JJAM>i  
SKD!V6S  
o7DDL{iR/  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'gI58#v  
1._1, _2是什么? j ;VYF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QkGr{  
2._1 = 1是在做什么? G?<L{J2"Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3|/ ;`KfQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jdXkU  
/n@_Ihx  
e}(. u1  
三. 动工 cK@O)Ko}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :2 QA#  
Y^2Ma878  
AH`tkPd  
I"Ju3o?u  
template < typename T > uLe+1`Y5Ux  
class assignment dbB2/RI  
  { hy W4=  
T value; sFC1PdSk4T  
public : A>R ^iu  
assignment( const T & v) : value(v) {} 43,- t_jV  
template < typename T2 > nITr5$f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } riFE.;  
} ; rouD"cy  
nFw&vR/q  
e%wbUr]c2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [EB2o.E sO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o'>jO.|  
<2}"Y(zwKl  
&X}9D)\UJ  
Wq&TbWR  
  class holder 14s+ &  
  { 0EPF; Xx  
public : \n`UkxZn+  
template < typename T > z<: 9,wtbP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7:jSP$  
  { %do|>7MO@  
  return assignment < T > (t);  4>0xS -  
} 57K1e~^  
} ; CSt6}_c!  
1V FAfv%}  
|PI.xl:ch  
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: +:/`&LOS-  
%+o]1R  
  static holder _1; ~qFi0<-M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pC_2_,6$  
$Snwx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]2h~Db=  
而不用手动写一个函数对象。 H# 2'\0u  
6CY_8/:zL  
"N7C7`izc  
z#D@mn5\ a  
四. 问题分析 J@!Sf7k42  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _ F@>?\B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hh:0m\@<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _Xsn1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i"Ct}7i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "W\ #d  
A3C<9wXx  
五. 问题1:一致性 ?|N:[.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| e)cmZ8~S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w`F}3zm  
90K&s#+13  
struct holder wy:.  
  { EBK\.[  
  // R0oP##]  
  template < typename T > u^!-Z)W  
T &   operator ()( const T & r) const y])xP%q2 O  
  { k3S**&i!CR  
  return (T & )r; ]7h&ZF  
} A n/)|B4  
} ; ZLE4 XB]  
AD*+?%hj  
这样的话assignment也必须相应改动: ~|l>bf  
lYQcQ*-  
template < typename Left, typename Right > zcIZJVYA  
class assignment r4!zA-{  
  { ]%>;R^HY  
Left l; o] )qv~o)  
Right r; 42Kzdo|}  
public : @105 @9F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CIO&VK  
template < typename T2 > R^%7|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t)$>++i  
} ; SJy:5e?zk  
D?X97jNm  
同时,holder的operator=也需要改动: KZ/}Iy>As  
K<Iz5+oD  
template < typename T > :rk]o*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q;>'jHh  
  { Fc 5g~T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uysGOyi<u  
} crZ\:LeJ  
_W]3_1Lu  
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。 Dc #iM0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZVK;m1?'  
Er~5\9,/<]  
return l(rhs) = r; CO4*"~']t  
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。 BuK82   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dugr{Y/0  
BR"*-$u0;  
template < typename Tp > P(A%z2Ql  
class constant_t NrS1y"#d9  
  { 3YA !2  
  const Tp t; =_.Zv  
public : iwrdZLE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l ^\5Jr03  
template < typename T > - Nplx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T'f E4}rY  
  { P9X/yZ42  
  return t; ^[^uDE <  
} =0x[Sa$&,  
} ; X} 8rrC=  
>Mi A|N=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *K-,<hJ#L  
下面就可以修改holder的operator=了 dIIsO{Zqv  
G} }oeS  
template < typename T > >Pbd#*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )M'#l<9B  
  { }{]{`\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $zxCv7  
} LT2mwJl  
4y%N(^  
同时也要修改assignment的operator() mxP{"6  
vP88%I;  
template < typename T2 > o?/N4$&5l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9Z7o?S";  
现在代码看起来就很一致了。 )h>Cp,|{  
[x-Z)Q. 5  
六. 问题2:链式操作 i"sVk8+o!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ed>_=i  
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。 <J?i+b  
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。 (w"zI!  
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。 d3^LalAp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 63-`3R?;  
#Cbn"iYee  
template < typename T > WpSdukXY{  
struct result_1 ZaXK=%z  
  { =2->1<!x6<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >/$Q:92T  
} ; ZN G.W0{p  
|Q.?<T:wt=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /$I&D}uR`  
Qzb8*;4?FF  
template < typename T > &$vDC M4  
struct   ref $ZwsTV]x  
  { stoBjDS  
typedef T & reference; KC8A22  
} ; |MTgKEsn  
template < typename T > uR@\/6!@  
struct   ref < T &> VY~WkSi[<  
  { lE=Q(QUr  
typedef T & reference; v_)cp9d]  
} ; 6mMJ$FY+  
q& 4Z.(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t(Iy[-  
X3X~`~bAD  
template < typename T > ^_)CQ%W?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EUUj-.dEN  
  { kc/h]B  
  return l(t) = r(t); <~X=6  
} M8S4D&vpD4  
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。 <(#cPV@j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b\]"r x (  
$T]1<3\G  
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 I2K52A+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IO]Oo3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ckN/_ u3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Tff7SEP  
最后的布局是: n1buE1r?  
                Add z9;vE7n!  
              /   \ p~Dm3^Y  
            Divide   5 vAwFPqu  
            /   \ hiU_r="*ox  
          _1     3 k]; <PF  
似乎一切都解决了?不。 sks_>BM  
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。  /=[M  
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。 )bw>)&)b`  
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: Fk=_Q LI  
e0>@Yp[Kd  
template < typename Right > Me5umA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AVNB)K"  
Right & rt) const 2MB\!fh  
  { 8q_3*++D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); owYfrf3ZLX  
} vaR0`F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,ulNap"R  
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。 &WvJg#f  
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。 '#u2q=n4*  
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。 ^Fb"Is#S,  
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。 cr,o<  
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? E3NYUHfZ  
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: K<Ct  
f&^Ea-c  
template < class Action > Y k~ i.p  
class picker : public Action _2f}WY3S  
  { 8a. |CgI#h  
public : _mXq]r0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =CRaMjN  
  // all the operator overloaded B;W=61d  
} ; e/@udau  
R>pa? tQgK  
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。 \EB]J\ x<  
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: h`3;^T  
)-9|3`  
template < typename Right >  s.GTY@t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  w8FZXL  
  { TSHp.ABf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C. 8>  
} Ds L]o  
|nU:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GXJ3E"_.  
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。 `Rj i=k>  
B;1wnKdj  
template < typename T >   struct picker_maker L[TL~@T   
  { f()^^+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d5^ipu  
} ; =7Tbu'O;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dVe3h.,[v  
  { K7e<hdP_#  
typedef picker < T > result; +zL=UEBN  
} ; X<-]./  
H,3$TNX y  
下面总的结构就有了: DgOoEHy[  
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。 `yuD/-j  
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。 F<IqKgGzH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]V.9jlXF  
至此链式操作完美实现。 L=HL1Qe$G]  
-6t# ?Dkc'  
rw+0<r3|K  
七. 问题3 nR"k %$  
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。 .fD k5uo  
|U7{!yy%MF  
template < typename T1, typename T2 > 3P-#NL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' P-K}Y  
  { O]{H2&k@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X8;03EW;  
} BKvF,f/g  
wJ IJPYTK  
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: s/ZOA[Yux  
%R&3v%$y*  
template < typename T1, typename T2 > OtQKDpJq  
struct result_2 UK& E#i  
  { /!AdX0dx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b[RBp0]x  
} ; ch : 428  
%@pTEhpF  
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? JmN;v|wF:c  
这个差事就留给了holder自己。 eTrGFe!8w  
    }[i35f[w  
y)(SS8JR  
template < int Order > A9tQb:  
class holder; A9lqVMp64  
template <> rZpc"<U  
class holder < 1 > /I6?t= ?<  
  { hk,Q=};  
public : ?cg+RNI  
template < typename T > dWm[#,Q?  
  struct result_1 !4oYQB  
  { Pu axS  
  typedef T & result; T<!`~#kM  
} ; tbOe,-U-@  
template < typename T1, typename T2 > Yq5}r?N  
  struct result_2 sV[|op  
  { 1N#TL"lMS  
  typedef T1 & result; d5zzQ]|L  
} ; w_|WberU  
template < typename T > q{ctHsQ(9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7 ic]q,  
  { f#X`e'1  
  return (T & )r; mX|AptND  
} EQ=Enw1[  
template < typename T1, typename T2 > \=5CNe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2d1'!B zDA  
  { "aa6W  
  return (T1 & )r1; J`"1DlH  
} dYr#  
} ; lfI[r|  
"_q5\]z\O  
template <> *O 0*  
class holder < 2 > )k7`!@ID  
  { yUH8  
public : KrbNo$0%  
template < typename T > |AWu0h\keO  
  struct result_1 }3?M0:  
  { =M(\R8  
  typedef T & result; 0!(Ii@m=N  
} ; =20Q! wcu  
template < typename T1, typename T2 > +9h6{&yr1  
  struct result_2 i [j`'.fj  
  { b#XS.e/uf  
  typedef T2 & result; pr;L~$JW  
} ; YHKm{A ]  
template < typename T > z*9/"M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^k-H$]  
  { yyA/x,  
  return (T & )r; 5h20\b?=$  
} /n"A%6S  
template < typename T1, typename T2 > Jv)]7u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (.n" J2qj  
  { _$=xa6YA  
  return (T2 & )r2; wkd591d*  
} Js=|r;'  
} ; ;G},xDGO_m  
p.l]% \QI  
!J:DBtGT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OEAF.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]j{S' cz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5T8!5EcS*  
UiYA#m  
return l(i, j) = r(i, j); *~:@xMa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;UWdT]>!?  
nt5 ~"8  
  return ( int & )i; BO{J{  
  return ( int & )j; L;z-,U$;%R  
最后执行i = j; _<3:vyfdC  
可见,参数被正确的选择了。 N?pD"re)6  
a)Wf* <B  
[e&$4l IS  
slPFDBx  
Pq_Il9  
八. 中期总结 4Y)3<=kDG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: k| jC c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :+R ||q i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :*oI"U*f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A: @=?(lI3  
>?$Ze@  
@u$oqjK  
<B`=oO%o  
n%?g+@y,^  
_nTjCN625  
九. 简化 H%sQVE7m  
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。 ^lQ-w|7(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B2,! 0Re  
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: b(XhwkGVq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GN~:rdd  
  +-*/&|^等 ,*%8*]<=  
2. 返回引用。 ]X-ZRmB`  
  =,各种复合赋值等 $*@mxwMQ}  
3. 返回固定类型。 , g6.d#c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [J*)r8ys  
4. 原样返回。 v=`VDQWq  
  operator, f0^s*V+  
5. 返回解引用的类型。 c}{e,t  
  operator*(单目) tHu8|JrH+  
6. 返回地址。 &[s^`e  
  operator&(单目) >?tcL *  
7. 下表访问返回类型。 +"p" ,Z  
  operator[] F1,pAtA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gVI*`$  
  operator<<和operator>> -m+2l`DLy  
o0<T|zgF5,  
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。 >T(f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2cmqtlW"  
eFeeloH?e*  
template < typename Left > `i.f4]r  
struct value_return f|q6<n_nM  
  { Dn6DkD!  
template < typename T > O&O1O> [p1  
  struct result_1 :#gz)r  
  { OOv"h\,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \]r{73C  
} ; |MBnRR  
(Hn,}(3S  
template < typename T1, typename T2 > h{h=',o1  
  struct result_2 Cu`ZgK LQ  
  { c~tkY!c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2'x_zMV  
} ; P, Vq/Tt  
} ; j$L<9(DoR  
e~-D k .i  
TIvLY5 HG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6}|vfw  
jV7q)\uu^  
下面我们来剥离functor中的operator() r[?rwc^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +0=RC^   
*PMql$  
return l(t) op r(t) `b] NB^/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,)QmQ ^/  
return op l(t) PDir?'  
return op l(t1, t2) / _cOg? o  
return l(t) op  Et- .[  
return l(t1, t2) op 8F@6^9C  
return l(t)[r(t)] (Ux%7H_d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $ &^ ,(z9  
yx}:Sgv%  
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: `V?{  
单目: return f(l(t), r(t)); i>rn!?b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^%<v| Y(X  
双目: return f(l(t)); > *_?^F_  
return f(l(t1, t2)); _>aesp%  
下面就是f的实现,以operator/为例 )pvZM?  
'/"(`f,  
struct meta_divide {bNnhW*qOu  
  { 9j,zaGD0  
template < typename T1, typename T2 > Q2NS>[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >^jm7}+hb  
  { :7`,dyIqT  
  return t1 / t2; p,4z;.s$  
} @.g4?c  
} ; 2dq{n.cgs  
d+IPa<N  
这个工作可以让宏来做: l s_i)X  
od|pI5St  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5fLCmLM`  
template < typename T1, typename T2 > \ fe Q%L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]>AW  
以后可以直接用 r`&ofk1K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "7aFVf  
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 i 9b^\&&  
(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。。。) '!Sj]+  
nnE@1X3  
W!Xgse3  
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 |4'E&(BU-  
6#K_Rg>.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .:;i*  
class unary_op : public Rettype ktS0  
  { x/Ds`\  
    Left l; Q7SS<'(  
public : 2 Sr'B;`p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KcrF=cA  
o/[NUQSI  
template < typename T > g =%W"v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N2~z&y8.  
      { xp39TiXJ*  
      return FuncType::execute(l(t)); 0qTa @y  
    } 'Gc6ZSLM  
~bwFQYY=  
    template < typename T1, typename T2 > )V>FU=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r|#4+'  
      { hrW.TwK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &3^40s/+  
    } 95+}NJ;r  
} ; #F9$"L1Hg  
`hfwZ*s  
: i(h[0  
同样还可以申明一个binary_op z;3}GxE-si  
xA-G&oC]<T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {:rU5 !n  
class binary_op : public Rettype )Q\;N C=4  
  { rLVAI#ci=  
    Left l; 0p#36czqy  
Right r; Lr+2L_/v`  
public : 7f(UbO@BD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QvqBT  
%] Bb;0G  
template < typename T > i|=XW6J%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cvC;QRx  
      { Npu;f>g0_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &zm5s*yNt  
    } ? &1?uc  
[OT@gp:  
    template < typename T1, typename T2 > >!oN+8[~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > W0hrt?b  
      { ;j(xrPNb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f{+8]VA  
    } $Qm;F% >  
} ;  10DS  
%d=-<EQ|&  
`P GWu1/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s_kI\w4(x1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M'g4alS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  (0k0gq;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'LX=yL]I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [2 Rp.?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 crmnh4-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O ,DX%wk,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mtF&Z\ag  
下面是修改过的unary_op z1"UF4x*  
8C YJR/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4o|~KX8Qz  
class unary_op L@+j8[3BX  
  { ^L[Z+7|  
Left l; jQ[Z*^"}  
  7kb`o y;(^  
public : ZHB'^#b  
* T~sR'K+|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'N}Wo}1r  
5H',Bm4-  
template < typename T > n XQg(!  
  struct result_1 i?a]v 5  
  { ) ejvT-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n_w,Ew,>5  
} ; W6*(Y  
[s2%t"H-y  
template < typename T1, typename T2 > '-*r&:  
  struct result_2 Dg]i};  
  { KYeA=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A 7sej  
} ; E dU3k'z$  
7/~"\nN:/  
template < typename T1, typename T2 > N* z<VZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "=RB #  
  { p3Gj=G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L,:U _\HQ  
} *yJb4uALB  
gVuN a)  
template < typename T > $4?%Z>'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k20H|@g2  
  { 8G@FX $$Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); [6D>2b}:{[  
} t?{ B*  
qH(2 0Z!  
} ; HnpGPGz@F  
{UhZ\qe  
+\E\&^ZQ  
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 w"Z >F]YZ  
好啦,现在才真正完美了。 Uligr_c?  
现在在picker里面就可以这么添加了: pu^1s#g8w  
-ss2X  
template < typename Right > Wd%j;glG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h&Sl8$jVp  
  { kz??""G7/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bb<Vh2b>R  
} T<ua0;7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y"]> Rr  
U%#=d@?  
Z uE 0'9  
2ru6 bIb;  
Ex Qld  
十. bind c.XLEjV|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b/G0EcRw+  
先来分析一下一段例子 s}A]lY  
>B9rr0d0  
o]FQ)WRB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'z\F-Ttq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LQS*/s0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NN$`n*;l  
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。  &wj Ob  
我们来写个简单的。 K}zw%!ex  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >y=%o~  
对于函数对象类的版本: w8on3f;6n#  
71 2i |  
template < typename Func > O-|3k$'\z  
struct functor_trait ~q9RZ#g13J  
  { 4gZN~_AI<  
typedef typename Func::result_type result_type; DQRt\!  
} ; ' ZB%McS  
对于无参数函数的版本: 0q3 :"X  
<9Chkb|B  
template < typename Ret >  Ne4A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^.4<#Qs  
  { NfSe(rd  
typedef Ret result_type; D?E5p.!A  
} ; Wl,yznT  
对于单参数函数的版本: Xu T|vh  
="4jk=on  
template < typename Ret, typename V1 > G%P]qi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  'dg OE  
  { C/cyqxVl}  
typedef Ret result_type; c=K M[s.  
} ; d,>l;l  
对于双参数函数的版本: V2bod=&Lc  
~:0h o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .=NK^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dzcPSbbpt  
  { '3xSzsDn  
typedef Ret result_type; x^ Wgo`v)  
} ; ,p2 Di  
等等。。。 =*'` \}];"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M\GS&K$lq  
$pD^O!I)?  
template < typename Func > H@6  
struct func_return eD/?$@y  
  { EEaFi 8  
template < typename T > 8?(4E 'vf  
  struct result_1 }{ P}P}  
  { Rw7Q[I5z%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w?R6$n`  
} ; H<>x_}&  
ZE1#{u~[y  
template < typename T1, typename T2 > 2{%BQq>C  
  struct result_2 3sL#_@+yz  
  { [~;9Mi.XL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h?SUDk:2^  
} ; -@QLE}~k[  
} ; ^WRr "3  
`zvYuKQ.}  
xo*a9H?@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *L!R4;ubE  
J0x)m2  
template < typename Func, typename aPicker > L h0<A%  
class binder_1 5=$D~>-#  
  {  /f2*J  
Func fn; t4Z.b 5g  
aPicker pk; <vAg\Tv:S  
public : p'R}z|d)  
6Y=$7%z  
template < typename T > ycH=L8  
  struct result_1 y@(U 6ZOyx  
  { +yYz;, \  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lkb?,j5  
} ; BEY}mR]  
AKHi$Bk  
template < typename T1, typename T2 > s*Fmu7o43  
  struct result_2 2yN~[, L  
  { 68D.Li  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uXp0D$a  
} ; 3}sd%vCK  
APF-*/K?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1p tPey  
7y60-6r  
template < typename T > S4\T (  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )UxF lp;\  
  { oZIoY*7IrQ  
  return fn(pk(t)); BeVQ [  
} .qHgQ_%  
template < typename T1, typename T2 > r..Rh9v/=E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HWc=.Qq  
  { 8'f:7KF  
  return fn(pk(t1, t2)); t[X'OK0W%3  
} , n+dB2\  
} ; lT%o6qgT  
:_vf1>[  
5` Q#2  
一目了然不是么? }96^OQPE  
最后实现bind z,^baU  
/|>z7#?m^  
|i|>-|`!  
template < typename Func, typename aPicker > P>)qN,a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p{88v3b6  
  { }3QEclZr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y0z}[hZ  
} jPFA\$To  
U/TF,JUI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yJ?4B?p(  
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。 h>fY'r)DAx  
m. XLpD  
十一. phoenix Xp%JPI {  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RCsd  
+H+OYQ>^  
for_each(v.begin(), v.end(), 9/0<Z_b2  
( )K%AbKn  
do_ $L3UDX+F  
[ k/*r2 C  
  cout << _1 <<   " , " JH2d+8O:qK  
] Of-l<Ks\  
.while_( -- _1), L-q.Q  
cout << var( " \n " ) -[G+*3Y{7  
) eM{+R^8  
); w%`7,d u|  
?a(ApD\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4D0"Y #&G  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9CxU: ;3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @ UX'(W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -MeGJX:^I  
{Z$Aw4a"d  
`rQA9;Tn2  
template < typename Cond, typename Actor > 2jaR_` `=:  
class do_while /SjA;c! .  
  { {&m^*YN/  
Cond cd; j]YS(Y@AY  
Actor act; >+&524xc  
public : eAPGy-  
template < typename T > JH5ckgdZ  
  struct result_1 <Azv VSA,  
  { \y{C>! WX4  
  typedef int result_type; @/7tN3O  
} ; eR =P  
LG@5Z-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L%Me wU0TZ  
oS, %L  
template < typename T > =M>pL+#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F!'y47QD  
  { tpU[KR[-  
  do *i&ks> 4N  
    { bF<FX_}!s!  
  act(t); <-FAF:6$@@  
  } r. :LZEr  
  while (cd(t)); +%oXPG?  
  return   0 ; ]~GwZB'M  
} )}tI8  
} ; oBpHmMzA  
4Y;z46yM%  
iJT_*,P^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )Z,O*u*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j0>Q:hn  
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。 r_F\]68  
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。 %;~Vc{Xxt/  
下面就是产生这个functor的类: n~@;[=o?5  
5PqL#Eu`!  
VMZ\9IwI  
template < typename Actor > ~#C7G\R  
class do_while_actor "sdzm%  
  { Ho2#'lSKM  
Actor act; &Y4S[-   
public : %`?IY<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~ep-XO  
uD}Q}]Z  
template < typename Cond > 6* (6>F5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a~>+I~^K5q  
} ; 9'Le}`Gf  
N8#wQ*MM>  
tZB" (\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p D-k<8|  
最后,是那个do_ (_ HwU/  
,( u- x!  
qs 6r9?KP  
class do_while_invoker Yw7txp`i  
  { Nawph  
public : b bCH(fYbu  
template < typename Actor > F0(P 2j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uB_8P+h7  
  { K&3,J7&&  
  return do_while_actor < Actor > (act);  qr~P$  
} Jz<-B  
} do_; f#f<Ii  
B]iPixA6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {<+B>6^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n@[_lNa4GD  
最后来说说怎么处理break和continue Se{x-vn?p  
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。 _3~/Z{z8  
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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