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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !E7JDk''@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FD'yT8]"  
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, iq^F?$gFk  
}TQa<;Q  
0\zY?UUww  
)DB\du   
  class filler e dTFk$0  
  { a\-AGG{2/X  
public : 7f] qCZ<0V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +[vI ocu  
} ; ,>!%KYD/f  
JAx0(MZO  
x52#md-Z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fHK.q({Qc  
&R5zt]4d&  
rMWJ  
.Ht;xq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,I6li7V  
^XX_ qC'1  
:%_\!FvS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w**~k]In  
3D;?X@  
mqtX7rej  
]f{3_M[  
二. 战前分析 -w"$[XP  
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。 4mjlat(d  
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 v}LI-~M>U  
: &bJMzB  
sZx`u+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k?Kt*T  
  /* --------------------------------------------- */ )x+P9|  
vector < int *> vp( 10 ); j*\oK@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3{)!T;Wd  
/* --------------------------------------------- */ fUMjLA|*I<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GQ(*k)'a  
/* --------------------------------------------- */ \sz*M B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C(8VXtx_  
  /* --------------------------------------------- */ O^J=19Ri  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d.|*sZ&3p  
/* --------------------------------------------- */ dbJ3E)rF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q.?(h! )9  
"1$X5?%  
0qINa:Ori  
EXMW,  
看了之后,我们可以思考一些问题: !9.k%B:  
1._1, _2是什么? QJ&]4*>a  
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。 STl8h}C  
2._1 = 1是在做什么? -Ew>3Q  
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。 E.%V 0}  
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。 b(oe^jeGz  
N5c*#lHI  
jG~-V<&  
三. 动工 :i4AkBNK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0K'{w]Q  
5vFM0  
$l2`@ia"  
9a[1s|>w-  
template < typename T > 0W0GSDx  
class assignment 3! #|hI>f  
  { ;A4qE W  
T value; |a#=o}R_  
public : "cyRzQ6EH  
assignment( const T & v) : value(v) {} iX o(  
template < typename T2 > -AD@wn!wCJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uwQgu!|x  
} ; qfG:v Tm  
Nw9@E R  
E[WU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #.rkvoB0N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kebk f,`p  
W[I$([  
i=L 86Ks  
x <a}*8"  
  class holder I{ Ip  
  { F?$Vx)HI  
public : vf zC2  
template < typename T > =;+gge!?bB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O|S,="h"}  
  { L(bDk'zi  
  return assignment < T > (t); v4Wq0>o  
} _CPj] m{  
} ; cRH(@b Xr  
d5NE:%K  
sj4\lpZ3h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L pq)TE#  
43E)ltR=]  
  static holder _1; 9Nps<+K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1.M<u)1GU  
m 62Zta  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w[F})u]E  
而不用手动写一个函数对象。 v-N4&9)%9  
O}%E SAB  
s >:gL,%c  
JNY?] |=  
四. 问题分析 tmOy"mq67  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *xJ]e.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `v@Z|rv,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X&HYWH'@,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CuK>1_Dq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Fm=jgt3wv8  
ia3Q1 9r  
五. 问题1:一致性 :1Nc6G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| etT9}RbQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \?oT.z5VG&  
k;jl3GV  
struct holder yKuZJXGVo  
  { '$Z@oCY#  
  // [) 0JI6  
  template < typename T > |||m5(`S  
T &   operator ()( const T & r) const i3mw.`7  
  { _YG@P1  
  return (T & )r; )Nqx=ms[(!  
} |{(JUXo6K  
} ; |$6Ten[B#  
Zo-,TKgY'  
这样的话assignment也必须相应改动: @sG*u >   
t{ yj`Vg  
template < typename Left, typename Right > +pq) 7  
class assignment FAL#p$y}  
  { h<)ceD<,  
Left l; qE3Ud:j  
Right r; ]zVQL_%,  
public : C[<{>fl)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'zav%}b]L  
template < typename T2 > +'SL5d*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p2Gd6v.t  
} ; 1) K<x  
 ]Tb?z&  
同时,holder的operator=也需要改动: xI<B)6D;f  
,tQN L\t  
template < typename T > :-#7j} R&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <{8x-zbR+  
  { MM]0}65KG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M"W#_wY;  
} BKO^ux%  
)b (+=  
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。 \BH?GMoP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W!T[ ^+  
ob8}v*s  
return l(rhs) = r; r>! @Z2%s  
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。 9(qoME}>=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ftcLP  
q+4dHS)x  
template < typename Tp > 5x|$q kI  
class constant_t p#Po?  
  { Q=d:Yz":S  
  const Tp t; eaNfCXHDN  
public : )X," NJG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -W.-m2:1  
template < typename T > 3 ^x&G?)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I$S*elveG  
  { jl}!UG  
  return t; "=+i~N#Sc  
} K|\0jd)N  
} ; ?$ov9U_  
Dq%} ({+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @`+\v mfD  
下面就可以修改holder的operator=了 [kpQ:'P3  
$L( ,lB  
template < typename T > _VjaTw8iM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #tpz74O  
  { @YRy)+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?/1LueC:  
} 5 (!FQ  
6T+ym9  
同时也要修改assignment的operator() 7[0Mr,^  
^`M%g2x  
template < typename T2 > 6HJsIeQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;nL7Hizo,  
现在代码看起来就很一致了。 a#+$.e5  
j@#RfVx  
六. 问题2:链式操作 1u5^a^O(|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y${`W94  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (w2lVL&   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %scIZCrI~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h?;03>6A&]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A@?-"=h}  
(e~9T MY  
template < typename T > |OAiHSW"V  
struct result_1 ~|, "w90  
  { =O"l/\c^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Drf Au  
} ; #@w/S:KbJt  
pYm#iz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7O%^4D  
ooB9i No^  
template < typename T > %-$ :/ N  
struct   ref 5M9o(Z\AF  
  { 9@lG{9id?  
typedef T & reference; nj00g>:>  
} ; b?cO+PY01  
template < typename T > M6quPj  
struct   ref < T &> I(kEvfxc"  
  { 8-H:5E 4Y  
typedef T & reference; oxeIh9 E  
} ; gBWr)R  
c;]^aaQ+>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W5Jy"]^I  
3TeRZ=2:*x  
template < typename T > R>~I8k9mM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /*e<r6  
  { 6{udNv X  
  return l(t) = r(t); 5+Tx01 )  
} vg3iT }  
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。 hT_Q_1,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pRxVsOb  
 u+z  
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 T*Ge67  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [~cz| C#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =d<~:!)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3LJ\y  
最后的布局是: x $[_Hix  
                Add C|g1:#0  
              /   \ @].!}tz  
            Divide   5 x[)]u8^A  
            /   \ P.k>6T<U>  
          _1     3 4bdCbI  
似乎一切都解决了?不。 ps8tr:T^=  
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。 65U\;Ew  
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。 ^.g-}r8,  
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: #u+qV!4  
nFI<Te^)  
template < typename Right > b KIL@AI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (M u;U!M"P  
Right & rt) const &;r'JIp  
  { r~7}w4U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); snu?+*6  
} 5A 5t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /zQx}U)TP  
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。 J{kS4v*J  
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。 20haA0s  
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。 `D=d!!1eUi  
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。 =TzJgx  
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? O8v9tGZoh  
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: .!lLj1?p  
V!yBH<X  
template < class Action > <-G3Qgm  
class picker : public Action Z!fbc#L6  
  { 'Ox "YE  
public : ZFH-srs{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]mNsG0r6  
  // all the operator overloaded Oi$1maxT  
} ; }.WO=IZ  
Uugq.'>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 o /1+ }f  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TXV^f*  
nUX3a'R  
template < typename Right > |yp^T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )Spa F)N8  
  { D^p)`*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "cjD-4 2  
} " ;T a8  
GNB'.tJ:0Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BNb_i H  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;.=0""-IF  
2~ETu&R:  
template < typename T >   struct picker_maker 7PUy`H,&  
  { @8aV*zjB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7i02M~*uS  
} ; 08k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ` l'QAIo  
  { *A}td8(  
typedef picker < T > result; U,fPG/9  
} ; vflC{,{=k>  
:M`~9MCRf  
下面总的结构就有了: *} Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w~pe?j_F$  
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。 &t_TLV 8T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e}7!A  
至此链式操作完美实现。 dNqj|Vu  
:ec>[N~KG  
<pKOFN%m  
七. 问题3 -'WR9M?fq  
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。 >XRf= :3  
e.XD5~Ax  
template < typename T1, typename T2 > H.]<f vP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \LQZoD?W  
  { +u5xK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ER[$TH&  
} {,T=Siy  
7 TM-uA$  
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: k$#1T +(G  
[ z/G  
template < typename T1, typename T2 > #u\~AO?h  
struct result_2 z-"P raP  
  { v"%>ms"n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I1dOMu9  
} ; Q[H4l({E  
g1y@z8Z{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O ]-8 %  
这个差事就留给了holder自己。 K*1]P ar;  
    4"iI3y~Gw  
*r9D+}Y(4  
template < int Order > At[SkG}b  
class holder; 9oP  
template <> "qZTgCOY2  
class holder < 1 > FLkZZ\  
  { I.~=\%Z {  
public : ,qV7$u  
template < typename T > b`DPlQHj  
  struct result_1 )u]=^  
  { ZdPqU \G^q  
  typedef T & result; _ogN   
} ; +~,q"6  
template < typename T1, typename T2 > \FCPD.2s+  
  struct result_2 o~4kJW #  
  { JP ;SO  
  typedef T1 & result; b{x/V9&|  
} ; /Zx"BSu  
template < typename T > SymlirL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *] >R  
  { 8)Vl2z  
  return (T & )r; qAlX#]  
} 3Y +;8ld  
template < typename T1, typename T2 > JLu$UR4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Bg^-F:N  
  { ":=h1AJY  
  return (T1 & )r1; od,,2pwK+  
} ! z5c+JqN  
} ; J5Q.v;  
)S#?'gt*  
template <> UxMei  
class holder < 2 > *Csxf[O  
  { WigTNg4  
public : 2sEG# /Y=  
template < typename T > t)O]0) s  
  struct result_1 'b>3:&  
  { h{jm  
  typedef T & result; W>b\O">  
} ; v=&xiwz}  
template < typename T1, typename T2 > mOyNl -f  
  struct result_2 w=ufJR j  
  { Ia{t/IX\[  
  typedef T2 & result; ?a?4;Y!  
} ; S~|\bnE  
template < typename T > #W_-S0>&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'cK{FiIT  
  { x%W~@_  
  return (T & )r; ds{)p<LpT  
} ?01ru5ys/o  
template < typename T1, typename T2 > +I:/8,&-x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;{e'q?Y  
  { tm_\(  
  return (T2 & )r2; ir|L@Jj,  
} 4Y G\<Zf  
} ; {8%KO1xB  
HuN_$aP  
4>B=k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (Bpn9}F-V.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lm+s5}*%o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )! k l:  
Qdc)S>gp  
return l(i, j) = r(i, j); 6]HMhv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4T){z^"  
AmCymT3P*e  
  return ( int & )i; V-63   
  return ( int & )j; aHitPPlq  
最后执行i = j; O[|X=ZwR:l  
可见,参数被正确的选择了。 HA&hu /mw_  
s4=EyBI  
=#{q#COK$  
:#N]s  
T/hz23nH  
八. 中期总结 #.,LWL]  
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: 3_{rXtT)'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 usi3z9P>n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #nj;F'O](  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z\WyL;  
f|j<Mj+\  
?+{_x^  
G6\`Iy68/v  
S]&aDg1y}  
!rZZ/M"i  
九. 简化 x4?g>v*J  
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。 .`&k`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7WNUHLEt  
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: Jr(Z Ym'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @v\8+0  
  +-*/&|^等 _ZK*p+u%  
2. 返回引用。 /f=31<+MtF  
  =,各种复合赋值等 _X{ GZJm  
3. 返回固定类型。 scE#&OWF%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ? a/\5`gnN  
4. 原样返回。 [BEQ ~A_I  
  operator, q1rD>n&d  
5. 返回解引用的类型。 %."w]fy>P  
  operator*(单目) \@{TF((Y  
6. 返回地址。 WZviC_  
  operator&(单目) $L'[_J  
7. 下表访问返回类型。 F$YT4414  
  operator[] # 3FsK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fK^;?4  
  operator<<和operator>> A":cS }Ui  
JE eXoGKd  
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。 ?ihRt+eR~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fUq #mkq}  
h5v=h>c  
template < typename Left > .W\x{h  
struct value_return "|E'E"_1  
  { @F|pKf:M+  
template < typename T > -AB0uMot  
  struct result_1 m`tX&K#-  
  { 2=VFUR 8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r\C"Fx^  
} ; ey n-bw  
Fg i;%  
template < typename T1, typename T2 > !R[~Z7b6  
  struct result_2 @"aqnj>+  
  { (De>k8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i G%R'/*  
} ; :=:m4UJb  
} ; AO(z l*4  
v&sl_w/tn  
#9HX"<5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M>{*PHze0  
K d{o/R  
下面我们来剥离functor中的operator() ;O<-4$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |[)pQGw  
!-JvVdM;(  
return l(t) op r(t) M'pIAm1p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j.\0p-,  
return op l(t) E!=Iz5  
return op l(t1, t2) Ns\};j?TU*  
return l(t) op ^ h2!u'IQ  
return l(t1, t2) op c1 j@*6B  
return l(t)[r(t)] G4\|bwh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TRE D_6  
_9<Mo;C  
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: ehZ/J5  
单目: return f(l(t), r(t)); vPrlRG6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D8WKy  
双目: return f(l(t)); p& Kfy~  
return f(l(t1, t2)); |z0% q2(  
下面就是f的实现,以operator/为例  $3cZS  
8zho\'  
struct meta_divide mp*?GeV?M  
  { O;0VKNn['  
template < typename T1, typename T2 > `4ti?^BNm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j-| !QlB  
  { 5inCAPXz  
  return t1 / t2; nXERj; Q"  
} Ou+bce  
} ; i*T -9IP  
AN)r(86L  
这个工作可以让宏来做: u>*qDr* d  
^AoX|R[1%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eZ 7Atuv  
template < typename T1, typename T2 > \ #9{2aRCJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b&RsxW7  
以后可以直接用 XI,=W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CQ7NQ^3k  
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 ?[)V  
(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。。。) S.pXo'}  
}-Jo9dNs  
B) dG:~  
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 XQ8q)B=  
lWBewnLKE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @S6@pMo,  
class unary_op : public Rettype 3jHE,5m  
  { 7W>(T8K X\  
    Left l; G?Za/G  
public : % pAbkb3m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i9T<(sdK+  
35:RsL  
template < typename T > Ve<f}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8EBd`kiq  
      { [I7=]X  
      return FuncType::execute(l(t)); (B03f$8}*_  
    } E H|L1g  
0-/@-qV\  
    template < typename T1, typename T2 > B[t>T>~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e{^^u$C1.e  
      { &}\{qFD;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -C* 6>$A  
    } uavyms^  
} ; {`(MK6D8 c  
S>jOVWB  
E%a&6W  
同样还可以申明一个binary_op Z/ L%?zH  
}'Ph^ %ox  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OLoo#HW  
class binary_op : public Rettype p[)yn%uh  
  { :SY,;..3e  
    Left l; ^)h&s*  
Right r; +{#Z^y6&  
public : 9_ ~9?5PU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >:BgatyPH  
RMdU1@  
template < typename T > j]aIJbi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G3h"Eo?>g  
      { ;Eh"]V,e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6P)DM  
    } )19#g1rn5  
LLbI}:  
    template < typename T1, typename T2 > D}U gC\u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1K'cT\aFm  
      { qxYCT$1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s4Vju/  
    } ,fo7. h4{  
} ; PF+Or  
9D;ono3  
[w)KNl  
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 O3pd5&^g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .')^4\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wNUcL*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。 d@zxgn7o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Yu9VtC1  
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。。。 XinKG< 3!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $4og{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <N3~X,ch  
下面是修改过的unary_op V}Oz!  O  
KIKIag#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^==Tv+T9U  
class unary_op JOs kf(  
  { {wO .nOB  
Left l; rd"!&i  
  jHObWUX  
public : B[2t.d;h  
N x^JC_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E,ooD3$h  
i+lq:St  
template < typename T > G;U SVF-'K  
  struct result_1 0T 0I<t  
  { K1-RJj\L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i~*6JB|  
} ; ,mz7!c9H^a  
"hZ `^ "0b  
template < typename T1, typename T2 > 9NZq k  
  struct result_2 $_e{Zv[  
  { ]/AU_&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kV3LFPf>0  
} ; jaMpi^C  
m~&>+q ^7  
template < typename T1, typename T2 > ` M-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M. _5mZ{  
  { llCE}Vdh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |:u5R%  
} G=C2l# Ae!  
)*7{%Ilq  
template < typename T > 4`7~~:W!M5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c;=St1eoz  
  { 0 t/mLw&  
  return OpClass::execute(lt(t)); !"aGo1 $$  
} T8x/&g''  
0rif,{"  
} ; -x?|[ +%  
vq@"y%C4  
"u{ymJ]t  
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 E;"VI2F  
好啦,现在才真正完美了。 TT){15T;"  
现在在picker里面就可以这么添加了: qR , 5  
1k"i"kRM  
template < typename Right > vi[~Qt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x_l8&RIB*  
  { nppSrj?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Svs&?B\}{6  
} er>{#8 P  
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。 Upm#:i|"  
"g(q)u >  
PI8ag  
h-o;vC9fC  
e"Z,!Q^-L  
十. bind b'xBPTN  
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。 .R S  
先来分析一下一段例子 [T,Df&  
WJ 'lYl0+7  
]]5(:>l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F'_z$,X6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .li)k[] ts  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #X6=`Xe#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 P#;pQC  
我们来写个简单的。 kjSzu qB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -7EwZRS@9  
对于函数对象类的版本: 64:p 4N  
3@<m/%  
template < typename Func > TETfRnm  
struct functor_trait qzk]9`i1:  
  { dO-Zj#%7z8  
typedef typename Func::result_type result_type; hG}/o&}U  
} ; ! e?=g%(  
对于无参数函数的版本: h^J :k  
Exat_ L'?  
template < typename Ret > 4dh> B>Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b}N \h<\G  
  { f_:>36{1^!  
typedef Ret result_type; >(sS4_O7N  
} ; N0ZD+  
对于单参数函数的版本: D9n+eZ  
9YBlMf`KEf  
template < typename Ret, typename V1 > 9,}Z1 f\%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #O'g*]j  
  { YKx+z[A/p  
typedef Ret result_type; \;"S>dg  
} ; F<)f&<5E-  
对于双参数函数的版本: )EN ,Ry  
26j-1c!NGd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `EiL~*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LBcqFvj{&  
  { lI5>d(6p  
typedef Ret result_type; rhN"#?  
} ; / ]nrxT  
等等。。。 ?X7nM)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >.REg[P  
 uHTm  
template < typename Func > Q|g>ga-a  
struct func_return ^;Yjs.bI`F  
  { FwQGxGZ  
template < typename T > pFwe&_u]  
  struct result_1 AUl[h&s  
  { Q2!RFtXV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q%t _Epe  
} ; wJ7Fnj>u%  
ASNo6dP 7  
template < typename T1, typename T2 > YDEb MEMd/  
  struct result_2 *#'&a(h B!  
  { >SD?MW 1E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v\XO?UEJ2  
} ; Xd&oERJj  
} ; K%/g!t)  
]oC7{OoX  
'qidorT>N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f{'N O`G  
n$"B F\eM  
template < typename Func, typename aPicker > `1R[J4e  
class binder_1 Btc[  
  { 1rh2!4)7  
Func fn; cP0(Q+i7  
aPicker pk; &hzr(v~;  
public : 1_LGlu~&  
k:1|Z+CJ  
template < typename T > qPCI@5n3T?  
  struct result_1 /IC]}0kkp  
  { a#3,qp!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0#F<JsO|u  
} ; ]Vf2Mn=]"  
` h1>rP  
template < typename T1, typename T2 > (HeIO  
  struct result_2 YMn=9EUp  
  { 4Y@q.QP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A@w9_qo  
} ; U[!wu]HMF  
$tebNi P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cLMFC1=b  
W1UqvaR  
template < typename T > &s&Ha{(!w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rVnolA*%  
  { $H7T|`WI.,  
  return fn(pk(t)); bw[K^/  
} X!]p8Q y  
template < typename T1, typename T2 > pKk{Q0Rt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L$f:D2Ei  
  { |JCn=v@  
  return fn(pk(t1, t2)); 5U/C 0{6  
} >zv}59M  
} ; yrR,7v J  
4)d#dy::\  
.A <n2-  
一目了然不是么? %XZdz =B  
最后实现bind 0I>[rxal  
Y; q['h  
$C6O<A  
template < typename Func, typename aPicker > ]N1gzHaS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T@DT|lTI  
  { ww~gmz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &0euNHH;sL  
} i>@"&  
@!Q\| <  
2个以上参数的bind可以同理实现。  xXZ {  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 eHI7= [h  
Jgf= yri  
十一. phoenix gz"I=9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #pp6 ycy  
=tfS@o/n  
for_each(v.begin(), v.end(), `T$CUlt6  
( a(eUdGJ  
do_ hjY)W;  
[  =u Ieur  
  cout << _1 <<   " , " }G[Qm2k  
] /9 soUt  
.while_( -- _1), k&\ 6SK/  
cout << var( " \n " ) lnRbvulH  
) MIWI0bnf  
); LXcH<)  
4w0Y(y  
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: q|wwfPez7  
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 R9V v*F]m@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )I9Wa*I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x-ShY&k  
!l1ycQM  
9\W }p\c  
template < typename Cond, typename Actor > a$'= a09  
class do_while Q:!.YSB  
  { M }tr*L  
Cond cd; CZ_ (IT7  
Actor act; L&SlUXyt.c  
public :  -!z,t7!  
template < typename T > :g=z}7!s  
  struct result_1 ^H UNq[sQ  
  { E;^~}  
  typedef int result_type; <eG8xC  
} ; tV,Y38e  
`O|PP3S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !&OybjQ  
Z'L}x6  
template < typename T > g{?]a'?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {(!j6|jK  
  { Wo+'j $k  
  do 5//.q;z  
    { SB' $?Kh  
  act(t); }J&[Uc  
  } N!&$fhY)  
  while (cd(t)); []rg'9B2b  
  return   0 ; <UcbBcW,  
} _e3kO6X  
} ; nWAx!0G  
DU/WB  
MH,vn</Uw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h tn?iLq  
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。 ]OKs 65  
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。 vo_m$/O  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P I0[  
下面就是产生这个functor的类: +TnRuehtk  
%XieKL  
71ctjU`U2  
template < typename Actor > ?`%)3gx|  
class do_while_actor jP9)utEm6  
  { [EETx-  
Actor act; A12#v,  
public : Pe_iA_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A<zSh }eh6  
 #{8n<sE  
template < typename Cond > EJrn4QOs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JtrLTo  
} ; ,U#$Qb 12  
w1+xlM,,9  
r-$SF5uv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |?Z;tAF!  
最后,是那个do_ Gmi$Nl!~  
oX9rpTi  
KC-q]  
class do_while_invoker *VF UC:  
  { |-c)OS3#D  
public : v<z%\`y  
template < typename Actor > qUY QN2wG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'bpx  
  { M#Vl{ b  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9_mys}+  
} "=uphBZog  
} do_; eh-/,vmRa  
HV ^*_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +8 avA:o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $DOBC@xxzT  
最后来说说怎么处理break和continue [C]u!\(IF  
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。 =*aun&  
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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