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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?yh}/T\qp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MDF%\Sx  
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, |!y A@y?  
#r3l[ bKK  
HF3f)}l$  
pmX#E  
  class filler 9cJH"  
  {  ? w^-  
public : .7n\d55a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *Vho?P6y\Y  
} ; y-CX}B#j  
4 B*0M  
&w=3^  
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: xLx]_R()  
O:da-xWJ  
p ;|jI1  
< y*x]}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NH3cq  
z $MV%F  
S4=R^];l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `9 {mr<  
[e1S^pI  
u[{tb  
LdB($4,  
二. 战前分析 %Q!`NCe+[  
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。 x\QY@9  
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 2.d|G `  
|{,KRO0P  
^FnfJ:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  x]z2Z*  
  /* --------------------------------------------- */ @BNEiOAZ#  
vector < int *> vp( 10 ); ;[a|9TPR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r7Ya\0gU  
/* --------------------------------------------- */ x"~~l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t!I aUW  
/* --------------------------------------------- */ ] Eh}L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y6&wJ<   
  /* --------------------------------------------- */ +*_5tWAc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eAqz3#_My  
/* --------------------------------------------- */ v(p mI b{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GIAc?;zY  
BATG FS&  
O iFS}p  
=~+DUMBT  
看了之后,我们可以思考一些问题: H OBP`lf  
1._1, _2是什么? hS9;k9w  
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。 9aJ%`i  
2._1 = 1是在做什么? @JRNb=?a  
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"{.37Q  
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。 ~xoF6 CF  
JH8zF{?  
#]'rz,E<  
三. 动工 r#6_]ep}<'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w;l<[q?_  
Q3"} Hl2  
l9M0cZ,  
rm} R>4  
template < typename T > $U/YR&vcw  
class assignment kHqztg  
  { %e@#ux m  
T value; pT$f8xJ  
public : !\ g+8>  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zc?ppO  
template < typename T2 > :f$xQr4Qz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3 zn W=  
} ; E#F/88(  
)Jv[xY~  
kkK kf'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t>H`X~SR?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -@ZiS^l  
mRZ :ie  
^H6<Km l/V  
V= 1Bo~  
  class holder hxS 6:5Uc  
  { @}:uu$OH  
public : ]@Sj`J[fd  
template < typename T > bz | D-.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [g2;N,V#  
  { `ImE% r!  
  return assignment < T > (t); _FwK-?4E-  
} uWrQ&}@  
} ; VAXT{s&4>  
u_).f<mUdF  
V"!G2&  
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: Y{*u&^0{  
r `eU~7  
  static holder _1; c_" ~n|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P<K){V  
HfLLlH<L`&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^#0U  ?9  
而不用手动写一个函数对象。 %K]euEqs  
^S6u<,  
PpsIhMq@  
@ps1Dr4s  
四. 问题分析 1 tR_8lC  
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。 C^ )*Dsp  
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。 (os$B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zuJtpMn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YA&g$!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 > 0<)=  
CZbYAxNl  
五. 问题1:一致性 :EHJ\+kejX  
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?| N&[D>G]>v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7w1wr)qSB  
nW|wY.  
struct holder boo }u  
  { {$ep7;'d  
  // `f'K@  
  template < typename T > K|oacOF9  
T &   operator ()( const T & r) const @2*]"/)*0  
  { FCkf#  
  return (T & )r; Y-0?a?q2Fr  
} g&n)fF  
} ; t&9A ]<n%,  
\RVW  
这样的话assignment也必须相应改动: nbG/c80  
@X3{x\i'I  
template < typename Left, typename Right > D13Rx 6b  
class assignment rcGb[=Bf  
  { 2[gFkyqe  
Left l; .] `f,^v<c  
Right r; ujJI 1I  
public : 4ikdM/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "YB** Y  
template < typename T2 > ?3O9eZY@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eznypY=  
} ; 2<hpK!R  
h!m_PgRSs  
同时,holder的operator=也需要改动: X=C1/4wU  
zB? V_aT  
template < typename T > 0cT*z(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,hVvve,j}  
  { 3<F  </  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )(7&X45,k  
} 7r{83_B  
j w* IO  
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。 VACiVKk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +1~Z#^{&  
K\)Td+~jc  
return l(rhs) = r; kg`.[{k  
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。 )z8!f}:De=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "k Te2iS  
D3c2^r $Z  
template < typename Tp > V)P&Zw  
class constant_t W(hMft%  
  { vLxQ *50v$  
  const Tp t; r",]Voibd  
public : c/ 5W4_J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xm6EKp:  
template < typename T > X w.p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iVfgDo  
  { L}m8AAkP[  
  return t; pZyQY+O  
} Jl "mL  
} ; |7KeR-  
x3rlJs`$;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8t=(,^c  
下面就可以修改holder的operator=了 _ %%Z6x(  
*6 U&Qy-M  
template < typename T > IHp_A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I!wX[4p eg  
  { <58l;<0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {NJfNu  
} Ix|~f1*%  
'$ef+@y  
同时也要修改assignment的operator() ~}ET?Q7t  
$F.kK%-*  
template < typename T2 > A^2L~g[^Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L^^4=ao0  
现在代码看起来就很一致了。 Kq.:G%  
-VZRujl  
六. 问题2:链式操作 .q][? mW3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >\w&6 i~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8_K6 0eXz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +wW@'X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 U}$DhA"r"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !Oi~:Pp  
R4Rb73o  
template < typename T > ,p;_\\<  
struct result_1 $0^P0RAH  
  { ^2 ]LV6I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V3mAvmx  
} ; P IXL6  
{RB-lfrWs  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \Ey~3&x9f  
Dr;iQkGP  
template < typename T > MlW 8t[  
struct   ref u =gt<1U  
  { 71C42=AU  
typedef T & reference; 6bBdIqGb}  
} ; E0oU$IB  
template < typename T > rd3j1U  
struct   ref < T &> N -w(e  
  { iqW1#)3'R  
typedef T & reference; $mGvJ*9  
} ; (5^ZlOk3  
wY"o`o Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @ d"wAZzD?  
AOrHU M[I  
template < typename T > 7< 9L?F2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &6Il(3-^  
  { ~Ki`Ze"x  
  return l(t) = r(t); H6aM&r9}  
} 7~M<cD  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0|D&"/.R#!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V[a[i>,Z  
>"3>fche  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9SMiJad<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r.0oxH']  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A"Q@W<.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *^ \FIUd  
最后的布局是: 2i|B=D(  
                Add %]p6Kn/>  
              /   \ =8=!Yc(>  
            Divide   5 hY<{t.ws  
            /   \ @U -$dw'4  
          _1     3 +rWZ|&r%  
似乎一切都解决了?不。 t5 a7DD  
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。 TOLl@p]lU  
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。 }jSj+*  
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: x?D/.vrOY  
bl/,*Wx:4.  
template < typename Right > T@^]i&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N]5m(@h  
Right & rt) const mCKk*5ws5"  
  { H;WY!X$x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ezTZnutZ  
} =neL}Fav56  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GJ 'spgz  
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。 Kud'pZ{P  
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。 ZkB3[$4C=5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /,|CrNwY*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (sw-~U%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8n4V cu  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: cjULX+h  
EP7AP4  
template < class Action > %IBL0NQT  
class picker : public Action #l1Qe`  
  { (fo Bp  
public : u@%|k c`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h7qBp300  
  // all the operator overloaded kpob b  
} ; [6(Iwz?  
f3WSa&eF  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4}KU>9YRA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: n"aCt%v  
wX1ig  
template < typename Right > fMK#x\.4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hlj6$%.  
  { qX>Q+_^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #WE]`zd  
} L*?!Z^k  
EY>8O+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `{FwTZ=6{  
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。 INMP"1  
,=[*Lo>O  
template < typename T >   struct picker_maker $R{8z-,Q  
  { g8pm2o@S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L*]E`Xxd9  
} ; dGgP_ S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F}ukZ DB  
  { `hB1b["(  
typedef picker < T > result; a}.Y!O&  
} ; :\V,k~asl  
E1>/R  
下面总的结构就有了: m[2'd  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S-E++f9D~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6 o[/F3`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J+<p+(^*v  
至此链式操作完美实现。 T%CxvZ  
[5pCL0<c@  
W7G9Kx1Y  
七. 问题3 E*v]:kok  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 tGqCt9;<  
7$b?m6fmK  
template < typename T1, typename T2 > +p/1x'J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nh)[r x  
  { ekzjF\!y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4u:0n>nJ1  
} #7z|mVzH  
q/6UK =  
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: &y:CW>T$/X  
<Dw]yGK@  
template < typename T1, typename T2 > 6 `puTL?  
struct result_2 + Oobb-v  
  { QXk"?yT`E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u2qV6/  
} ; MguL$W&l  
c" Y!$'|Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8l xY]UT  
这个差事就留给了holder自己。 T+TF-] J  
    Da,&+fZI!  
dl/X."iv!  
template < int Order > 2Ug.:![  
class holder; kG3!(?:  
template <> DNth4z  
class holder < 1 > I5pp "*u  
  {  t9*=  
public : <lld*IH  
template < typename T > =l|>.\-  
  struct result_1 `facFt[\  
  { {fG|_+tl3o  
  typedef T & result; -Z?Ck!00  
} ; F RH&B5w  
template < typename T1, typename T2 > |>s v8/!  
  struct result_2 44C+h    
  { )W9_qmYd"  
  typedef T1 & result; /| GH0L  
} ; NV!4(_~  
template < typename T > Hhf72IX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^HFo3V }h  
  { iK x+6v  
  return (T & )r; DPPS?~Pq  
} dM|g`rr E  
template < typename T1, typename T2 > B8 2,.?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uZ[/%GTX{)  
  {  <qn,  
  return (T1 & )r1; L[]^{ O   
} UA0tFeH  
} ; YmCbxYa7  
4_< nQ9K  
template <> 4[l^0  
class holder < 2 > ^uBwj }6  
  { (n=Aa;  
public : V [4n'LcE  
template < typename T > FU]4oKx  
  struct result_1 BHiOQ0Fs  
  { '(9YB9 i  
  typedef T & result; ]piM/v\  
} ; .v7`$(T  
template < typename T1, typename T2 > 6~:+:;  
  struct result_2 >x?2Fz.  
  { \L#QR  
  typedef T2 & result; }*-u$=2  
} ; 5vGioO  
template < typename T > Riq|w+Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xK!DtRzsA  
  { C "9"{  
  return (T & )r; Mryn>b`cB  
} fv5C!> t  
template < typename T1, typename T2 > T:n< db,Px  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y1Z1=U*!  
  { GXEcpc08  
  return (T2 & )r2; 4@))OD^x  
} KZi' v6  
} ; KZ4zF  
1*#bfeoM  
CSH`pU  
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> >。 9mm2Vps;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ??+:vai2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X4 Y  
$/.<z(F  
return l(i, j) = r(i, j); zg7G^!PU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NY 4C@@"  
zze z~bv7:  
  return ( int & )i; :R3P 58>  
  return ( int & )j; #ZF>WoC@e?  
最后执行i = j; Uir*%*4:  
可见,参数被正确的选择了。 ?+Hp?i$1  
aYBTrOdz  
)DRkS,I  
4n4j=x]@  
\AHY[WKx  
八. 中期总结 ,M{Q}:$+4  
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: Rj&qh`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'oCm.~;_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2b!j.T#u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor edTMl;4  
i9y3PP)  
a.CF9m5]c  
'FqEB]gu  
km}MqBQl  
fK);!Hh  
九. 简化 w=5   
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。 m1i4,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n/?eZx1  
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 MY>a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5<^'Cy  
  +-*/&|^等 \{:%v#ZZ  
2. 返回引用。 $wgc vySx  
  =,各种复合赋值等 E0T&GR@.  
3. 返回固定类型。 j;G[%gi6{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L2d:.&5  
4. 原样返回。 @$EjD3Z-  
  operator, yqYhe-"  
5. 返回解引用的类型。 8Kk3_ y  
  operator*(单目) ^pN 5NwC5  
6. 返回地址。 OH0S2?,{>  
  operator&(单目) FQ0KU b}0  
7. 下表访问返回类型。 ~JAjr(G#o  
  operator[] /=q.tDH=I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F G3Sk!O6  
  operator<<和operator>> ,zD_% ox  
0s )cVYppe  
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。 u7n[f@Eg,%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uFC?_q?4\  
NWb} OXK/  
template < typename Left > p %L1uwLG  
struct value_return .hc|t-7f  
  { ?Q;kZmQl  
template < typename T > f.J 9) lfb  
  struct result_1 TZ:34\u   
  { +8^5C,V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5St`@  
} ; rAM *\=  
W  _J&M4  
template < typename T1, typename T2 > TR~|c|B  
  struct result_2 u0s'6=  
  { m$,cH>E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cxY$LY!zX  
} ; {s,^b|I2#U  
} ; #UBB lE#  
Xthtw*  
(=`Z0)=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qw5&Y$((  
W=UqX{-j)  
下面我们来剥离functor中的operator() :4%<Rp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xC[~Fyhp  
IF5sqv  
return l(t) op r(t) \QliHm!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) El'yiJ  
return op l(t) 75kKDR}6  
return op l(t1, t2) xrfPZBLy  
return l(t) op h4tC. i~k  
return l(t1, t2) op w2 /* `YO  
return l(t)[r(t)] g})6V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '!Hhd![\=|  
O%fUm0O d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P@2tR5<R  
单目: return f(l(t), r(t)); ,.[.SU#V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P`p6J8}4  
双目: return f(l(t)); vc )9Re$  
return f(l(t1, t2)); C%0<1 mp  
下面就是f的实现,以operator/为例 `'*F 1F  
c[&d @  
struct meta_divide CdDH1[J  
  { ^eT@!N  
template < typename T1, typename T2 > JOJh,8C) 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XpR.rq$]  
  { "EN98^ Sl  
  return t1 / t2; UHr {  
} {cmo^~[L$  
} ; ok%EqO  
Tku /OG'  
这个工作可以让宏来做: 1po"gVot  
"fRlEO[9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^CfM|L8>  
template < typename T1, typename T2 > \ -E6Jf$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j\!~9  
以后可以直接用 Y_$^:LG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^OsA+Ea\  
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 sP9^ IP  
(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。。。) 7X(rLd 6#  
MhHr*!N"}  
F#jCEq  
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 ooomi"u  
A(q~{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |VTWw<{LX  
class unary_op : public Rettype V/`#B$6  
  { l{nB.m2  
    Left l; )\um "l*\c  
public : =]!8:I?C<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,D:iQDG^  
_2]e1_=  
template < typename T > F<h&3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $eK8GMxZ#  
      { J f\Qf  
      return FuncType::execute(l(t)); ?nB he lW^  
    } (hpTJsZ  
: [A?A4l  
    template < typename T1, typename T2 > |}M~ kJ)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pZc9q8j3  
      { R"m.&%n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7YMxr3F  
    } imo'(j7  
} ; YnKFcEJrT  
.Q l;(Wyl  
%T3j8fC{s  
同样还可以申明一个binary_op hCU)W1q#  
p#ZMABlE,P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ' %bj9{(0  
class binary_op : public Rettype lf?Z{^  
  { TjKzBAX  
    Left l; F;cI0kP=>  
Right r; F(T=WR].o  
public : db{NK wpj'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j%6|:o3G(  
F6RyOUma  
template < typename T > M /n[&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~z\pI|DQ  
      { mJwv&E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O{;M6U8C\  
    } vN{vJlpY  
1h#w"4  
    template < typename T1, typename T2 > I'KR'1z 9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h-z%C6  
      { )v*v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0-8ELX[#  
    } $=\oJ-(!@S  
} ; @qg0u#k5  
~0VwF  
]3gYuz|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~@b9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wo,""=l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MuCQxzvkhf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `77;MGg*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v&t`5-e-A  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 OhA^UP01-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p[ks} mca@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rC=p;BC@dD  
下面是修改过的unary_op ;cS~d(%  
G:E+s(x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  @oe3i  
class unary_op "uV0Oj9:  
  { +=n x|:no  
Left l; #J%h!#3g  
  Mft0D j/  
public : 9`nP(~  
*X-~TC0 [  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HB/ _O22  
&%_y6}xIw  
template < typename T > "Qiq/"h  
  struct result_1 #C;#$|d  
  { :ofE8]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B`RW-14g  
} ; t[H_6)  
|Fh`.iT%c  
template < typename T1, typename T2 > 73! x@Duh  
  struct result_2 B}TInI%H  
  { [*mCa:^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C%x(`S^/  
} ; a=}">=]7  
^)eessZ  
template < typename T1, typename T2 > N7j]yvE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7|{%CckN  
  { a$ +e8>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a9mr-`<  
} T }8r;<P6  
h0y\,iWXb  
template < typename T > S`'uUvAA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~3>1Wr#M  
  { &9jUf:gJ0  
  return OpClass::execute(lt(t)); +e{djp@m  
} 8V53+]c$Y  
skmDsZzw  
} ; ~' PS|  
K>DnD0  
?j^?@%f0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug `*uuB;  
好啦,现在才真正完美了。 _If@#WnoyA  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]R2Z-2  
K4VPmkG  
template < typename Right > Is,*qrl :  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eBLHT  
  { <O`q3u'l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '%JMnU  
} c'wU O3S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 U4mh!  
duiKFNYN  
c,[qjr#\>  
*}Ae9  
R&-W_v+  
十. bind Eb{4.17b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Jn^Wzn[q  
先来分析一下一段例子 ND99 g  
0ghwFo  
WLj_Zo*^x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .+ yJh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cbg3bi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lw/ m0}it  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 PauFuzPP  
我们来写个简单的。 c,u$tnE)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .q;RNCUt  
对于函数对象类的版本: XN0RT>@  
:h](;W>H  
template < typename Func > !gA^$(=:"  
struct functor_trait jAQ)3ON<  
  { ^PCL^]W  
typedef typename Func::result_type result_type; @v:ILby4-  
} ; 9M-]~.O  
对于无参数函数的版本: Z!5m'yZO  
enfu%"(K)  
template < typename Ret > 5SPl#*W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ph$&f0A6Xc  
  { (x*2BEn|  
typedef Ret result_type; 1>O0Iu  
} ; "~,(Xa3x  
对于单参数函数的版本: f*R_\  
G%x,t -  
template < typename Ret, typename V1 > ,~68~_)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a!6OE"?QQ  
  { iz|9a|k6x  
typedef Ret result_type; <pa];k(IQL  
} ; *^$N $t/2  
对于双参数函数的版本: e715)_HD  
P$#}-15?|_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W} +6L|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oY#XWe8Om  
  { IEKX'+t'  
typedef Ret result_type; Z#E#P<&d  
} ; dT-O8  
等等。。。 ;lPhSkD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "9Fv!*<-W  
c=c.p i"s  
template < typename Func > OKNs ( H  
struct func_return oz5lt4  
  { !*QA;*e  
template < typename T > C&MqUj"]  
  struct result_1 }v|[h[cZ  
  { +Y%I0.?&5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^`C*";8Q  
} ; &wWGZ~T  
I>(z)"1  
template < typename T1, typename T2 > b*%WAVt 2T  
  struct result_2 b|pNc'u:Cn  
  { @X / =.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 74!JPOpQH  
} ; t"@|;uPAu  
} ; uZ{xt6 f  
@RG3*3(  
9~ .BH;ku  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ra,on&OP`*  
O8}s*}]  
template < typename Func, typename aPicker > Y&Nv>o_}5  
class binder_1 Z-r0 D  
  { gZuR4Ti  
Func fn; ~d1RD  
aPicker pk; q\b9e&2Y  
public : 7JK 'vT  
!c;p4B)  
template < typename T > {>qrf:  
  struct result_1 K^p"Z$$  
  { !ilDR<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \$++.%0  
} ; _rWXcK3cjr  
tbt9V2U:"n  
template < typename T1, typename T2 > 63\>MQcLy  
  struct result_2 :zTj"P>"I  
  { H H7 gT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cyn]>1ZM  
} ; JSP8Lu"n  
>L3p qK   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S6Xw+W02  
S)1:*>@  
template < typename T > "PM:&v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }T(q"Vf~  
  { J!qEj{  
  return fn(pk(t)); @o.i2iG  
} .oOt(K +  
template < typename T1, typename T2 > %JU23c*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*@Z^5f  
  { 60gn`s,,  
  return fn(pk(t1, t2)); mTu9'/$(  
} 5 BG&r*U  
} ; CKK5+  
W;*vcbP  
_ 25]>D$  
一目了然不是么? Y{B_OoTun  
最后实现bind 8TM=AV  
SVeU7Q6-  
^,r;/c9A8  
template < typename Func, typename aPicker > NWX%0PGZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H$'kWU*l  
  { Y\2>y"8>$x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =<tEc+!T3  
} MZ[g|o!)v  
w'j]Y%  
2个以上参数的bind可以同理实现。  [?(W7  
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。 O-m}P  
AZP>\Dq  
十一. phoenix @)Y7GM+^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }Qu 7o  
:Gk~FRA|  
for_each(v.begin(), v.end(), |iThgq_\z  
( U*l>8  
do_ Xm+3`$<  
[ ` R-np_  
  cout << _1 <<   " , " Rla*hc~  
] eJdQ7g[>  
.while_( -- _1), X'p%$HsMG  
cout << var( " \n " ) [aUT #  
) T7X2$ '  
); u01^ABn  
U9%nku4  
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: /R?uxhV  
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 :H k4i%hGk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2Nzcej  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1e%Xyqb  
Vi~+C@96  
D*b|(Oi  
template < typename Cond, typename Actor > '\qr=0aW  
class do_while UYLI>XSd  
  { dXN&<Q,  
Cond cd; ?XrTZ{5'  
Actor act; v Cr$miZ  
public : f4^_FK&  
template < typename T > `{;&Qcg6m  
  struct result_1 Y)5}bmL  
  { `2+52q<FO  
  typedef int result_type; l0o_C#"<S  
} ; <\ c8q3N  
\Fjq|3`<l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NV~i4R*#  
Hc3/`.nt  
template < typename T > e6a8ad  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7]53GGNO  
  { eeZ9 w~<  
  do 7t/SZm  
    { RGOwm~a  
  act(t); *]u/,wCB  
  } yQ2[[[@k@  
  while (cd(t)); SpQ6A]M gm  
  return   0 ; WJ,ON-v  
} =,9'O/br  
} ; )8PL7P84  
S}yb~uc,  
g*9>z)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AX?6Q4Gq1  
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。 oDK\v8w-  
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。 7qp|Msf},  
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。 )f|6=x4  
下面就是产生这个functor的类: I>|?B( F  
j(N9%/4u  
81 C?U5  
template < typename Actor > ]C^*C|  
class do_while_actor yIP IA%dJ  
  { 6FAP *V;  
Actor act; /pEki g7M  
public : $80/ub:R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wb$bCR#?<  
`UPmr50Wq  
template < typename Cond > ; #  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B 8,{jwB  
} ; ObnB6ShKi  
\`&fr+x  
A 2 )%+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~d]7 Cl  
最后,是那个do_ jeNEC&J  
Er`PYE J  
vN+!l3O  
class do_while_invoker  }2"k:-g  
  { nIT=/{oyi  
public : *O2j<3CHf  
template < typename Actor > uLht;-`{n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B(U`Zd  
  { *a4eL [  
  return do_while_actor < Actor > (act); DO; 2)ZQ%  
} L"0L_G  
} do_; iddT.   
$cedO']  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v'=APl+_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )i>KgX  
最后来说说怎么处理break和continue BGS6uV4^>  
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。 ~b/>TKn+  
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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