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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;|/7o@$ n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  D#m+w  
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, `u-VGd\  
J= |[G'  
 "rjJ"u 1  
m9xu$z| e  
  class filler }}(~'  
  { \^-3)*r  
public : ?\#4`9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bt&vik _  
} ; Hab9~v ]  
O.K8$  
"3j0)  
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: xSOL4  
{@ , L  
IB*%PM TF  
$~~=SOd0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3.d=1|E  
d=4MqX r  
uV 6f~cQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cW GU?cv}  
3iEcLhe"4  
) L{Tn 8  
{U(h]'  
二. 战前分析 $uLzC]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tc,7yo\".  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QX]tD4OH  
(I~,&aBr  
n`:l`n>N$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \AK|~:\]  
  /* --------------------------------------------- */ "?9fL#8f*!  
vector < int *> vp( 10 ); s_*eX N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &gEu%s^wR  
/* --------------------------------------------- */ Vd1K{rH#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .D>lv_kp  
/* --------------------------------------------- */ 'FUPv61()  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =k/n  
  /* --------------------------------------------- */ tt[_+e\4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %mYIXsuH  
/* --------------------------------------------- */ 8m*\"_S{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W>Rv  
m9B3]H  
g*tLqV  
_fyw  
看了之后,我们可以思考一些问题: <?J7Z|  
1._1, _2是什么? 9H)uTyuNi  
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。  7:p]~eM)  
2._1 = 1是在做什么? c,~44Z  
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。 Uq+ _#{2(  
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。 m5x>._7le  
!S-hv1bE  
'_&(Iwu  
三. 动工 SmLYxH3F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y-X'eCUz  
pnG8c<  
/g9{zR [  
w0I /  
template < typename T > ?7p| F^  
class assignment X}=f{/\S  
  { i|O7nB@  
T value;  =*Yc/  
public : G7202(w <  
assignment( const T & v) : value(v) {} SWGa%6|  
template < typename T2 > j`GbI0,bT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,6bMf z  
} ; JS:lysu  
D7(t6C=FP  
2r0!h98  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "$'~=' [  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5q#|sVT7R  
yk)j;i4@  
prs<ZxbQb  
Xda<TX@-  
  class holder iHn]yv3 #  
  { _Kj.  
public : c>!J@[,  
template < typename T > -:>#w`H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -Mvw'#(0  
  { vWovR`  
  return assignment < T > (t); htRZ}e  
} DmrfD28j~F  
} ; kC5,yj  
n6Zx0ad?  
|K-lg rA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y m{/0&7  
)l}wjKfgO  
  static holder _1; O*v+<|0!l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M!l5,ycF  
D` X6'PP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e;'T?&t  
而不用手动写一个函数对象。 T!A}ipqb  
v`w?QIB]  
L _y|l5  
NETC{:j  
四. 问题分析 L# 1vf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ko>_@]Jb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _fCHj$I*]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XXcf!~uO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EXcjF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xi\RUAW  
`VE&Obp[  
五. 问题1:一致性 P$ef,ZW"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Hu7zmh5FF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EI.Pk>ZIm  
=*}Mymhk(  
struct holder +|<&#b0Xd  
  { tQaCNS$=  
  // piotd,  
  template < typename T > hF7mJ\  
T &   operator ()( const T & r) const 6<$|;w-OV  
  { JJ0 CM:xe  
  return (T & )r; ejY5n2V#=  
} #/dde9y  
} ; jGhg~-m  
Z^6(&Rh  
这样的话assignment也必须相应改动: \87J~K'  
z]|[VM?4L  
template < typename Left, typename Right > 9p rsL#Fn  
class assignment y(  
  { AS_+}*WSFQ  
Left l; _5w?v~65  
Right r; R<HZC;x  
public : [5*-V^m2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UjOhaj "h  
template < typename T2 > 7B!Qq/E?g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s)8M? |[`I  
} ; %,cFX[D/)  
5a!e%jj  
同时,holder的operator=也需要改动: PB67 ?d~  
yN<fmi};c  
template < typename T > VFSn!o:C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }a1Sfl@`3  
  { f}Tr$r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KBq aI((  
} *b{lL5  
)V/lRR&  
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。 ?67I|@^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u=}bq{  
o[[r_v_d  
return l(rhs) = r; r{R7"  
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。 3ZlGbP#3w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @dCPa7:>&  
_xg VuJ   
template < typename Tp > ,1;8DfVZV  
class constant_t $,,>R[;w  
  { }lTZq|;A  
  const Tp t; WriN]/yD  
public : H!.D2J   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %e7(HfW-U  
template < typename T > #]DZrD&q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xqC<p`?4  
  { ?b7g9 G4  
  return t; "5JNXo,H  
} [H%?jTQ  
} ; n=o'ocdS)  
Cm;qDvj+u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YQ@6innT  
下面就可以修改holder的operator=了 L##8+OJ.L  
RL Zf{Q>  
template < typename T > lJzy)ne  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^%%5  
  { }`N2ZxC0AQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "SU-^z  
} ?5v5:U(A  
1uS-Tx  
同时也要修改assignment的operator() _|  
-+=:+LhSMb  
template < typename T2 > #H6g&)Z_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j"IM,=  
现在代码看起来就很一致了。 51M^yG&M  
99Yo1Q 0  
六. 问题2:链式操作 Sj{ia2AE_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \}x'>6zr2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ff}a <w  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +e8>?dkq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3[=`uO0\7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aR)en{W  
V9E6W*IE  
template < typename T > Lkl|4L   
struct result_1 h [IYA1/y  
  { CC>fm 1#i\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >U~|R=*  
} ; Dq zA U7  
0)oN[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @\T;PTD-  
3Q$'qZw p  
template < typename T > hygnC`|  
struct   ref hiMyFvA4  
  { +|?|8"Qg  
typedef T & reference; IjDT'p_  
} ; crNjI`%tw  
template < typename T > _MdZDhtm  
struct   ref < T &> W>0"CUp  
  { =`1m-   
typedef T & reference; -N7xO)  
} ; /iUUM t'  
r6n5Jz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "@{4.v^}!  
/:y2Up-  
template < typename T > NYjS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sn(l$wk=  
  { #A3v]'7B  
  return l(t) = r(t); ~n/Aq*  
} TmYP_5g:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Cfr<D3&,]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JEsLF{  
;wbUk5Tf/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 =a9etF%B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~#x :z ^U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NuD[-;N]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |)-|2cPRur  
最后的布局是: b4v(k(<  
                Add jJUGZVM6)  
              /   \ &]VQR2J}:  
            Divide   5 !{Q:(B#ec  
            /   \ rv}mD  
          _1     3 6QII&Fg  
似乎一切都解决了?不。 U=kx`j>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~M ,{ _  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "]T$\PJun  
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: \TbsoWX  
+5HnZ?E\  
template < typename Right > V#NG+U.B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~!ZmF(:  
Right & rt) const T A\4uy6o  
  { ou'~{-_xd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^qeY9O  
} (T|TEt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i*S|qX7``  
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。 CGC-"A/W  
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。 H|;*_  
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。 4mN].X[,  
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。 X*!Dc,0.k  
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? =`Po<7D  
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: X(k{-|9]  
*;hY.EuoFz  
template < class Action > gB>imr#e&  
class picker : public Action sno`=+|U]  
  { pb^,Qvnp   
public : ]*N:;J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'qL5$zG  
  // all the operator overloaded !K3})& w  
} ; 5@`F.F>"  
p}3NJV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .xGo\aD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: e}42/>}#D  
M{?.hq  
template < typename Right > |h&<_9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "l@A[@R  
  { qoj^_s6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bMN@H\Ek  
} D|d4:;7  
7\A4vUI3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Jvxs R'a1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p%q.*trUb9  
]~-*hOcQ4  
template < typename T >   struct picker_maker x\hWyY6J[  
  { '>j<yaD'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }I]j&\  
} ; n /QfdAg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q!6|lZB3  
  { Hm%g_Mt  
typedef picker < T > result; DY9fF4[9a  
} ; :{LAVMG&^  
2fl4h<V  
下面总的结构就有了: &E bI Op  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6M ^IwE  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AZwl fdLB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @}<"N  
至此链式操作完美实现。 Q%ruQ#  
vUNisVA  
55.;+B5L *  
七. 问题3 yN*:.al  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 o=pt_!i/  
d%0+i/p  
template < typename T1, typename T2 > R7K!A %  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ''IoC j  
  { g"wxC@IR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x# VyQ[ok  
} k$h [8l( <  
LVnHt}  
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: [oV{83f  
bpCNho$  
template < typename T1, typename T2 > #(C/Cx54  
struct result_2 6*IpAIh  
  { 0n3D~Xzd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XCDSmZ  
} ; OL3UgepF  
/aZE,IeEz  
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? 6*u,c^a  
这个差事就留给了holder自己。 F|9+ +)  
    m0|K#^  
?^ZXU0IkP  
template < int Order > jM~Bu.7 i6  
class holder; x?"#gK`3;  
template <> nnNv0 ?>d(  
class holder < 1 > V!4a*,Pz  
  { l&Z Sm  
public : f/}  
template < typename T > @F>F#-2  
  struct result_1 845 W>B  
  { ?i~g,P]NK  
  typedef T & result; YNSyi@  
} ; mO P4z'  
template < typename T1, typename T2 > z{:-!oF&CB  
  struct result_2 f~ =r*&U  
  { X7aYpt;  
  typedef T1 & result; 62[8xn=(%  
} ; 740B\pc0  
template < typename T > GWsd| kxU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8eluO ?p  
  { G"T\=cQz  
  return (T & )r; uWjN2#&,  
} 0GZq`a7[  
template < typename T1, typename T2 > DAdYg0efex  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M;+IZr Wkl  
  { 4KXc~eF[M"  
  return (T1 & )r1; XphE loL  
} !:WW  
} ; IG< H"tQ  
J8?2R^;{  
template <> n9%]-s\Hn  
class holder < 2 > 5t\HJ`C1Z  
  { u%u&F^y  
public : _;hf<|c  
template < typename T > TBCp L]QT  
  struct result_1 ^T6S()G  
  { gZO&r#   
  typedef T & result; zI^]esX!2_  
} ; 7(bQ}mHl\  
template < typename T1, typename T2 > K R,z^9  
  struct result_2 <8!  Tq  
  { $7Z)Yp&T  
  typedef T2 & result; wpXgPVZT  
} ; ,:)`+v<  
template < typename T > 1!1!PA9u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZF6c{~D  
  { Ipe n  
  return (T & )r; DkDoA;m  
} k?*KnfVh!  
template < typename T1, typename T2 > _ \D"E>oM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y- )x Tn  
  { ${I*nh>=  
  return (T2 & )r2; +bA%  
} J0Z7 l  
} ; 3BdX  
8w_7O> 9  
* **a2Z/(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 uo2'"@[e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ! zL1;d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tF7hFL5f  
tGjhHp8}c  
return l(i, j) = r(i, j); D+JAK!W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h!gk s-0  
WBr59@V  
  return ( int & )i; :g6n,p_#  
  return ( int & )j; 8`=v.   
最后执行i = j; s@8w-]"  
可见,参数被正确的选择了。 -TO\'^][X  
w_hHfZ9E  
ALc`t(..}A  
a0=WfeT  
T 2F6)e  
八. 中期总结 ,WD X(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %eg+F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H,QTYXi "  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y7/F _{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j$Ab>}g]  
E{E0Z9t7&  
t)f-mQz)  
S<`I Jpkv  
e}hmS1>H  
'n;OB4  
九. 简化 )G~w[~  
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。 V5i*O3a~   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1yQejw  
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: =LkR!R=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'Gl&Pa1g?  
  +-*/&|^等 k D5!}+y  
2. 返回引用。 |'d>JT:  
  =,各种复合赋值等 I_1e?\  
3. 返回固定类型。 I%j_"r9-I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *.#oxcll  
4. 原样返回。 >UDd @  
  operator, ~PnTaAPJ  
5. 返回解引用的类型。 Fv74bC %  
  operator*(单目) h[o6-f<D  
6. 返回地址。 zZ=pP5y8  
  operator&(单目) #P<N^[m  
7. 下表访问返回类型。 Hnk:K9u.B:  
  operator[] "ZwKk G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,<-G<${  
  operator<<和operator>> S35~Cp  
.8(OT./  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {vEOn-(7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <-'$~G j  
XI<L;  
template < typename Left > ag-f{UsTy  
struct value_return H@bf'guA|B  
  { nKa$1RMO  
template < typename T > 2*w0t:Yx e  
  struct result_1 Dre2J<QL  
  { z2_6??tS/c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $5x ,6[&  
} ; eI45PMP  
'2^7-3_1  
template < typename T1, typename T2 > >P6BW  
  struct result_2 7%f&M>/  
  { L){iA-k;Ec  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \K`L3*cBKK  
} ; 5GA C`}}  
} ; v6.t{6zYgY  
M?m,EQh.  
^=>Tk$ _2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |L2SFB?d=  
;OqB5qd  
下面我们来剥离functor中的operator() 1 zw*/dp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ym%xx!9  
wE+${B03  
return l(t) op r(t) ZKHG!`X0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (e(:P~Ry  
return op l(t) <-D/O$q  
return op l(t1, t2) ^8.]d~j  
return l(t) op YIw1  
return l(t1, t2) op ~ab:/!Z  
return l(t)[r(t)] T,aW8|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $9Hcdbdm  
fhL,aCS=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nt*Hc1I  
单目: return f(l(t), r(t)); R2Zgx\VV'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MxT-1&XL  
双目: return f(l(t)); |$?bc3  
return f(l(t1, t2)); _ODbY;M  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,eTU/Q>{,&  
C74a(Bk}H  
struct meta_divide /c uLc^(X  
  { lpz2 m\  
template < typename T1, typename T2 > PRHCrHs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Fu!RhsW5j  
  { CHe>OreiS  
  return t1 / t2; 89r DyRJ;  
} dFKM 8_jH  
} ; ^0/j0]O  
0 $,SF3K  
这个工作可以让宏来做: ZK>WW  
5[c^TJ3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ feQ **wI  
template < typename T1, typename T2 > \ +v=C@2T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .l.a(_R  
以后可以直接用 X5 j1`t,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~l)-wNqR4r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J0@X<Lt U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q~Hy%M%R3  
tQS5hwm*  
: |>Gc39`t  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +E{|63~q  
sBcPq SMby  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V4_=<W  
class unary_op : public Rettype P9T}S  
  { 17`1SGZ  
    Left l; ~]QHk?[wc  
public : /5u<78GW1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4O35 "1  
ZMel{w`n  
template < typename T > [eC2"&}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .ev?"!Vpp9  
      { ouuuc9x]  
      return FuncType::execute(l(t)); J:Qa5MTWp  
    } Z'\h  
8P|D13- Q  
    template < typename T1, typename T2 > DAXX;4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e J6$-r  
      { =>_\fNy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m6w].-D8  
    } p>4-s, W  
} ; dw*_(ys  
#`)(e JF  
>Wv;R2|  
同样还可以申明一个binary_op A<??T[  
~^1{B\I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CLUW!F  
class binary_op : public Rettype c-(UhN3WG  
  { ]7RD"}  
    Left l; d8c=L8~jt  
Right r; G|!on<l&  
public : ?.Ca|H<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s+<Yg$)  
i%0ur}p  
template < typename T > :51/29}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V6@o]*  
      { K1M%!JKh)x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~5}* d  
    } NU5.o$  
tM'P m   
    template < typename T1, typename T2 > =Jyu4j *}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u)+8S/ )  
      { E? ; 0)'h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T7hcnF$  
    } y.< m#Zzt  
} ; woK&q7Vn  
8~@c)Z;  
;z$(nhJ  
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 hvsWs.;L'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?fi,ifp*|l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]QlwR'&j/n  
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。 huh6t !  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b?tB(if!I  
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。。。 j}.\]$J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CDK 5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rrik,qyv6  
下面是修改过的unary_op f Sa"%8%  
1SCR.@ k<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {tYZt4!{^  
class unary_op %N>%!m  
  { 2y;Skp  
Left l; N_W}*2(  
  8c9*\S  
public : q_MG?re  
__G?0*3G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &m)6J'q3k  
pZqq]mHK  
template < typename T >  KY$)#i  
  struct result_1 >4TaP*_  
  { r\'A i6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o$jLzE"  
} ; uKUiV%p!  
g| I6'K!<  
template < typename T1, typename T2 > O;:mCt _H  
  struct result_2 (MxQ+D\  
  { MOQ*]fV:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v$?+MNks  
} ; | *2w5iR  
"n(hfz0y%  
template < typename T1, typename T2 > >UiYL}'br6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ *k?pJ5  
  { jFL #s&ft  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !Qu"BF   
} 9PXFRxGA  
-#u=\8  
template < typename T > IP xiV]c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r*2+xDoEi  
  { Ug>~Rq]  
  return OpClass::execute(lt(t)); `ZYoA t]C~  
} ;g+N&)n  
[+T.a t  
} ; 4xjPiHd<  
h-q3U%R4}@  
[9evz}X  
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 fI?>+I5  
好啦,现在才真正完美了。 \XCe22x]  
现在在picker里面就可以这么添加了: EE&K0<?T|:  
1"MhGNynB>  
template < typename Right > riY~%9iV'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {FeDvhv  
  { .sha&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #rMlI3;  
} .o(fe\KHf  
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。 &Cr:6W@A  
=_JjmTy;a  
mqD}BOif  
2=,lcWr  
5Dm.K?l;  
十. bind } gyj0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 z+0I#kM"1  
先来分析一下一段例子 3]}D`Qs6  
% ?0:vn  
%9KldcQ}~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N7b8m?!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xv ]W(f1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FtP0krO(  
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。 Xix L  R  
我们来写个简单的。 5sj4;w[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7zXvnxYE  
对于函数对象类的版本: )WNzWUfn=z  
4Tb #fH%  
template < typename Func >  HSjlD{R  
struct functor_trait 3`t#UY).F  
  { V,lOt4b  
typedef typename Func::result_type result_type; eenH0Ovv  
} ; 7Wf/$vRab  
对于无参数函数的版本: MU@UfB|;u  
V\ZGd+?  
template < typename Ret > UOv+T8f=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k9sh @ENy  
  { vYwYQG  
typedef Ret result_type; %KC yb  
} ; F~R;n_IJ  
对于单参数函数的版本: ugdQAg  
W#9BNKL  
template < typename Ret, typename V1 > u_w#gjiC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2Q/x@aT,h  
  { 2e+UM$  
typedef Ret result_type; SE@LYeC}dE  
} ; &47i"%  
对于双参数函数的版本: !`Fxa4i>  
>K_(J/&p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [_R~%Yh+'E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,k +IPkN+  
  { CpUk Cgg  
typedef Ret result_type; o5Dk:Bw  
} ; x[FJgI'r  
等等。。。 lHN5Dr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c,np2myd  
u@Ih GME  
template < typename Func > \pa"%c)  
struct func_return ]R+mKUZ9  
  { {2O1"|s ,  
template < typename T > gh/EU/~d  
  struct result_1 a@_4PWzF:  
  { hQ,ch[j'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "0"nw 2g?  
} ; [<Mx2<8f  
2%DSUv:H%  
template < typename T1, typename T2 > vv72x]  
  struct result_2 x,=&JtKVc  
  { ;5]Lf$tZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5Yg'BkEr  
} ; 9'fQHwsJ  
} ; ~8q)^vm>f?  
[+rfAW>p}  
>6ni")Q9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D$w6V  
v,FU^f-'  
template < typename Func, typename aPicker > ? ^0:3$La  
class binder_1 b.2aHu( 3  
  { "3X2VFwoJ  
Func fn; VACQ+  
aPicker pk; &|s0P   
public : R6` WN  
iOd&B B6  
template < typename T > <wk!hTm W  
  struct result_1 qmkAg }2  
  { HZ aV7dOZ8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _F6OM5F"N  
} ; :i0uPh\0  
$njUXSQ;  
template < typename T1, typename T2 > S3q&rqarC%  
  struct result_2 4`4kfiS$  
  { Tm~" IB*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \o z#l'z  
} ; -R|,9o^  
\{Y 7FC~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;"a=gr  
AFq~QXmr)  
template < typename T > *D'22TO[[!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U\g/2dM  
  { F6|TP.VY_.  
  return fn(pk(t)); 7o7)0l9!  
} ew>XrT=Zm  
template < typename T1, typename T2 > ()Y~Q(5ji  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z 9vInf@M  
  { OSRp0G20k\  
  return fn(pk(t1, t2)); dcDyK!zz"  
} !8TlD-ZT/  
} ; MUaq7B_>  
prWk2_D;*  
K?6jXJseb  
一目了然不是么? eQ$Y0qH1E  
最后实现bind Yk'XGr)  
y`L>wq,KU  
8EZ$g<}  
template < typename Func, typename aPicker >  |tKsgj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Xe3U`P7(  
  {  `xKp%9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Sgeh %f  
} 9e<.lb^tP  
NpE*fR')  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IB(6+n,6s  
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。 d?y4GkK  
3(="YbZ  
十一. phoenix qz"}g/;?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C/q'=:H;  
E@z<:pG{  
for_each(v.begin(), v.end(), _?-E7:Sw  
( DF&(8NoX~  
do_ TEP,Dq  
[ TtJH7  
  cout << _1 <<   " , " 9)h"-H;5:  
] )cX*I gO  
.while_( -- _1), 9>= ;FY  
cout << var( " \n " ) 9"N~yKa`"K  
) B~'vCuE  
); Q3XpHnufu+  
P9/q|>F  
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: `}D,5^9]  
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 kI,yU}<Fq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g!FuY/%+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [T|aw1SoN  
t=BUN  
N+9VYH"*  
template < typename Cond, typename Actor > )~GmU9f  
class do_while #%pI(,o=  
  { h8x MI  
Cond cd; e|g5=2(Pr&  
Actor act; 2A']y D  
public : fJ=0HNmX  
template < typename T > gI&#o@Pm  
  struct result_1 e+=y*OmQ  
  { ,L|%"K]yM  
  typedef int result_type; t*=CZE-  
} ; EH- sZAv  
`jDTzhO~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5^}\4.eXo  
%h hfU6[  
template < typename T > ]RwpX ^ 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NyaQI<5D  
  { n"h `5p5'  
  do ]>W6 bTK  
    { C+* d8_L  
  act(t); B~?*?Z'  
  } kS%Ydy#:'  
  while (cd(t)); 6{@w="VT  
  return   0 ; k6;?)~.  
} a H yx_B  
} ; Hf%@3X  
k)i3   
W 6^5YH%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jqz ux[6{  
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。 pD8+ 4;A  
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。 ~jWn4 \  
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。 @CNi{. RX  
下面就是产生这个functor的类: \J4L:.`qS  
t DO=P c  
<h!_>:2L  
template < typename Actor > mWv3!i;G<s  
class do_while_actor hM_lsc  
  { 0$(WlP |  
Actor act; \/93Dz  
public : 0^v`T%|fTX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KsddA  
AKY1o.>z  
template < typename Cond > x/%aM1"X^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w{{gu1#]G  
} ; .nO\kgoK  
&U{#Kt5q  
C/_ZUF(V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @hl.lq  
最后,是那个do_ FX;QG94!  
O 5!7'RZ  
_;W.q7 b]  
class do_while_invoker i9rN9Mq?O  
  { @g|v;B|{  
public : u/UrAqw  
template < typename Actor > @Rg/~\K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  nI[os  
  { >R|/M`<ph  
  return do_while_actor < Actor > (act); n"$jG:A QJ  
} O8f?; ]  
} do_; m\;R2"H%  
M+-*QyCFK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &C:IX\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QfmJn((  
最后来说说怎么处理break和continue ZVW'>M7.  
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。 ?K1/ <PE+  
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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