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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ggy_ Ctu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -e#YWMo(  
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, s~ Wjh7'  
,>CFw-Nxu  
9 O| "Ws>{  
\7Hzj0hSi  
  class filler ey<u  
  { v'*  
public : "!<Kmh5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V x1C4  
} ; j &)Xi^^  
:P`sK&b_  
b)@%gS\F  
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: 3F2> &p|7  
_F xq  
DG8]FhD^b  
Et@= <g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \{J gjd  
@K36?d]e  
a$Eqe_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pH.wCD:1n  
6}mbj=E`  
" |RP_v2  
[oOZ6\?HB  
二. 战前分析 P(G$@},W  
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。 r AMnM>`  
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 jPYed@[+  
zR h1  
h!56?4,%Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gxv@a   
  /* --------------------------------------------- */ e:{v.C0ez  
vector < int *> vp( 10 ); .$)'7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #C,M8~Q7  
/* --------------------------------------------- */ =]E(iR_&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I=l() ET=  
/* --------------------------------------------- */ g[Ah> 5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e/lfT?J\  
  /* --------------------------------------------- */ '1;Q'-/J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aWek<Y~+  
/* --------------------------------------------- */ @uz&]~+`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yCkfAx8 ]  
'-3AWBWI1  
!>b>"\b  
i`7{q~d=  
看了之后,我们可以思考一些问题: iaXNf ])?  
1._1, _2是什么? P{5p'g ,  
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。 t,= ta{ a  
2._1 = 1是在做什么?  Z_F:H@-&  
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。 .:Bjs*  
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。 wl2rw93  
/A\'_a|  
I<|)uK7  
三. 动工 (: 2:_FL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VaQ>g*(I  
;%2/  
m8$6FN  
7CYu"+Ea  
template < typename T > &0SGAJlec  
class assignment UTKS<.q  
  { ,e( |,u  
T value; S6,AY(V  
public : ;YNN)P%"  
assignment( const T & v) : value(v) {} \c>9f"jS_  
template < typename T2 > eS fT +UL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C$ oY,A,  
} ; l_iucN  
7^'TU=ss_  
YQ X+lE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1;3oGuHj8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [&t3xC,  
"C.'_H!Ex  
CCfuz&  
z*ZEw  
  class holder 2\l7=9 ]\3  
  { pl Ii  
public : K CJ zE>  
template < typename T > 1qbd6D|t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (7`goi7M  
  { 'IBs/9=ZC  
  return assignment < T > (t); Dk|S`3  
} (~xFd^W9o  
} ; &>0=v  
5^cPG" 4@  
!I]fNTv<  
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: X'.}#R1  
p.TR1BHw  
  static holder _1; \$ ^z.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \lCr~D5  
UoPd>q4Uj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~6.AE/ow  
而不用手动写一个函数对象。 ur={+0 y  
1c&/&6 #5  
Jx1oK  
/:>qhRFJA:  
四. 问题分析 (*7edc"F  
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。 uzG<(Q pu  
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。 1c~c_Cc4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \2-!%i,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O7ceSz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [Av87!kJ!X  
!vfjo[v  
五. 问题1:一致性 ySP1WK  
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?| #6fp "  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dr^pzM!N  
l -_voOP  
struct holder | ctGxS9  
  { "p.MJxH  
  // S0/@y'q3en  
  template < typename T > ]kbmbO?M  
T &   operator ()( const T & r) const @!'Pr$`  
  { f"xi7vJv!f  
  return (T & )r; rOyK==8/Fg  
} IGEf*!  
} ; 8wwqV{O7  
Yfk[mo  
这样的话assignment也必须相应改动: !cE>L~cza  
-q&VV,  
template < typename Left, typename Right > 6AqHzeh  
class assignment xU@YBzbk  
  { tS#EqMf&o  
Left l; LkMhS0?(T  
Right r; I8gGP'  
public : eJilSFp1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5g&.P\c{  
template < typename T2 > PP/M-Jql)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r^ S 4 I&  
} ; WG NuB9R  
b=:AFs{  
同时,holder的operator=也需要改动: N/DcaHFYo  
yJWgz`/L  
template < typename T > 9@./=5N~3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const HC*=E.J  
  { Kpz>si?CL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;TF(opW:  
} Bt[`p\p@  
z!)_'A  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3qiE#+dC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a-4'jT:  
Ah='E$t  
return l(rhs) = r; +Qt=N6>  
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。 />Tyiy]2uu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O;ZU{VY  
,G e7 9(  
template < typename Tp > cn v4!c0  
class constant_t gH Q[D|zu  
  { djS?$WBpU  
  const Tp t; A1{P"p!  
public : -_ .f&l8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %h g=@7,|  
template < typename T > ~1`.iA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SOE#@{IXBa  
  { <_uLf9j a  
  return t; \U4O*lq  
} VmF?8Vi4  
} ; 6b9Ddb*  
xYc)iH6&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &1%W-&bc6  
下面就可以修改holder的operator=了 'j !!h4  
:t?9$ dL  
template < typename T > -. L)-%wIV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N $M#3Y;  
  { S6h=} V )  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e-,U@_B  
} .S`Ue,H  
"Fy34T0N  
同时也要修改assignment的operator() >J[g)$,  
m}T^rX%m_  
template < typename T2 > Pg-~^"?y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1HskY| X  
现在代码看起来就很一致了。 w8wF;:>  
? 1?^>M  
六. 问题2:链式操作 j.uN`cU!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -i V&-oP  
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。 }el. qZ  
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。 @(JcM=  
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。 `mQY%p|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U;D!m+.HK  
[Oxmg?W  
template < typename T > yX,2`&c  
struct result_1 <P3r+ 1|R  
  { HLg/=VF7?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1Z'cL~9  
} ; `FH Hh  
FviLlly6  
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: VjtI1I  
}IC$Du#  
template < typename T > r[vMiVb  
struct   ref A-~#ydv  
  { : &mYz(1q  
typedef T & reference; wp-5B= #:{  
} ; [3nhf<O  
template < typename T > S5@/;T  
struct   ref < T &> 9qIUBHe  
  { SDcxro|8i  
typedef T & reference; ZwAX+0  
} ; F:%= u =  
j2cLb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <P'^olQ  
df nmUE  
template < typename T > DIB Az s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =$}P'[V  
  { hmtRs]7  
  return l(t) = r(t); k~>9,=::d  
} DifRpj I-0  
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。 N;>>HN[bBP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ') 5W  
IPbdX@FeV  
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 rFM`ne<zh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -g]/Ko]2@$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x +! <_p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s{NEP/QQJ  
最后的布局是: p)f OAr  
                Add +Q_X,gZ  
              /   \ [@ "H2#CQ  
            Divide   5 JS642T  
            /   \ e!l!T@ pf  
          _1     3 aa_&WHXkt  
似乎一切都解决了?不。 hQ i[7r($8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >a%NC'~rc  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 d0>V^cB'?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :bE ^b  
-WB? hmx  
template < typename Right > qDM/ 6xO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NS#qein~i  
Right & rt) const %;!@\5$  
  { zG[fPD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); doBfpQ2  
} S6 $S%$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y+(<Is0w  
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。 T$06DS  
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:`W\CP7_  
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。 W([)b[-*  
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。 Lbq"( b  
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? _0)#-L>xKF  
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: X9/V;!  
,yWTk ql  
template < class Action > ?6p6OB  
class picker : public Action eE>3=1d]w  
  { jm =E_86_  
public : \_!FOUPz(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E(4ti]'4  
  // all the operator overloaded jHT4I>\  
} ; .hg<\-:_  
H #J"'  
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。 :u'X ~ID[  
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: DGC -`z  
;QR|v  
template < typename Right > prlnK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5u:+hB  
  { Gu V -[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); doFp53NhV  
} %Wom]/&,'  
s2@N&7"u)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EX>>-D7L  
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。 rzDqfecOmW  
[{Fr{La`D'  
template < typename T >   struct picker_maker $.QnM  
  { )"WImf:*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T5z %X:VD(  
} ; Bt Bo%t&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V{HZ/p_Y  
  { 8q)2 )p  
typedef picker < T > result; `-\4Dx1!q  
} ; j5R= K*y  
x&l?Cfvv=  
下面总的结构就有了: lBR6O!sBP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BXa1 [7Z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UIL5K   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6vX+- f  
至此链式操作完美实现。 zf$OC}|\w  
b]g}h  
<eO 7b6_  
七. 问题3 F@ZG| &  
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。 69cOdIt^D  
Ki^m&P   
template < typename T1, typename T2 > wC{ =o`v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nv{ou [vQ  
  { L -b~#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u,PrEmy-  
} CUnZ}@?d  
H5,{Z  
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: =V"ags   
8!3+Obj  
template < typename T1, typename T2 > @IB8(TZ5I  
struct result_2 To]WCFp6@  
  { j6/ 3p|E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {AO3o<-h  
} ; |QAmN> 7U  
8<^[xe  
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? zO2<Igb  
这个差事就留给了holder自己。 18}L89S>  
    bsr  
(^qcX;-  
template < int Order > r4J4|&ym  
class holder; #E^%h  
template <> pP{b!1  
class holder < 1 > pA4/ '7nCl  
  { xE9^4-Px*  
public : >/6v` 8F  
template < typename T > /{>ds-;-  
  struct result_1 ,PJl32  
  { S^I38gJd  
  typedef T & result; qI<*Cze  
} ; eY\tO"Hc  
template < typename T1, typename T2 > :lgIu .  
  struct result_2 \Y>^L{  
  { I4m)5G?O2  
  typedef T1 & result; ;r49H<z   
} ; d;D^<-[i  
template < typename T > q1r\ 60M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [mw#a9  
  { /%=#*/E7  
  return (T & )r; xtpD/,2  
} j[iJo 5  
template < typename T1, typename T2 > U,RIr8G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kl(}s{YFn.  
  { ]K XknEaxl  
  return (T1 & )r1; ;f?OT7>kN  
} d^ipf*aLC  
} ; A |NX"  
RZOk.~[v  
template <> J-Sf9^G  
class holder < 2 > g|)e3q{M  
  { (niZN_qv  
public : 9^igzRn0  
template < typename T > nqgfAQsE)  
  struct result_1 u+(e,t  
  { 3i >$g3G  
  typedef T & result; ],H%u2GE_  
} ; J#Bz )WmR  
template < typename T1, typename T2 > GZI[qKDfB  
  struct result_2 YX^{lD1Jj  
  { q/Q^\HTk  
  typedef T2 & result; ut3jIZ1]  
} ; ZJy D/9y  
template < typename T > _qE2r^o"B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <u->hT  
  { )I1LBvfQ  
  return (T & )r; Y]Su<t gX?  
} p7.@ez ;  
template < typename T1, typename T2 > Q>TaaGc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <@F4{*  
  { OX8jCW  
  return (T2 & )r2; A<>W^ow  
} o }Tv^>L  
} ; ~{2@-qcm  
/%)M lG  
XKks j!'B  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `+"QhQ4 w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EnwiE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8Yb/ c*  
~\ie/}zYj  
return l(i, j) = r(i, j); ip1jY!   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?ZTB u[  
27u$VHwb  
  return ( int & )i;  9FWn  
  return ( int & )j; tG%R_$*  
最后执行i = j; ~Ja>x`5  
可见,参数被正确的选择了。 <9@VY  
1/HPcCsHb  
uA}asm  
ZJR{c5TE  
yMo@ka=v  
八. 中期总结 b#82G`6r  
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: N|[a<ut<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v]!|\]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2cy{d|c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v7&$(HJ>]L  
?KS9Dh  
*}[@*  
M~"]h:m&'v  
+X Y}-  
dW:  
九. 简化 r9*{)"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 XZKOBq B]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ghms-.:b8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <<UlFE9"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k{@z87+&  
  +-*/&|^等 Ch7eUTq A@  
2. 返回引用。 AiO,zjM=  
  =,各种复合赋值等 f kP WGd  
3. 返回固定类型。 ~_S`zzcZy4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &TK%igL  
4. 原样返回。 (TnYUyFP`  
  operator, v- {kPc=:#  
5. 返回解引用的类型。 `P# h?tZ  
  operator*(单目) ]0`[L<_r  
6. 返回地址。  t%FS 5  
  operator&(单目) [X~H Uk??  
7. 下表访问返回类型。 vW]BOzK  
  operator[] ipU"|{NK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }bB_[+YV`{  
  operator<<和operator>> f(##P|3>R  
&VQwuO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +A:}5{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZnmBb_eX  
r*tGT_/6  
template < typename Left > 2t(E+^~  
struct value_return > }:6m  
  { D ORFK  
template < typename T > .6/[X` *  
  struct result_1 /ox}l<ha  
  { '4O1Y0K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <Ft.{aNq$c  
} ; ,l@hhaLm?  
^8fO3<Jg  
template < typename T1, typename T2 > +'lfW{E1t  
  struct result_2 hwC3['  
  { ~L}0) FZ\9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fx_7B (  
} ; VBd.5YW  
} ; RrRCT.+E  
$cK9E:v  
 gZvl D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nR ,j1IUF  
^KlMBKWyB  
下面我们来剥离functor中的operator() j~L{=ojz%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 43P?f+IYrk  
YSZz4?9\  
return l(t) op r(t) Ymn0?$,D1=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y#T":jpR  
return op l(t) !5{t1 oJ  
return op l(t1, t2) nQ/El&{  
return l(t) op Sc*p7o: A  
return l(t1, t2) op 4Ly!:GH3T  
return l(t)[r(t)] -bE{yT)7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &JP-M=\n  
LiN{^g^fx  
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: ]huqZI  
单目: return f(l(t), r(t)); * .Kc-f4mP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :uMD$zF'5  
双目: return f(l(t)); 8-+IcyUza  
return f(l(t1, t2)); FTk!Mn88  
下面就是f的实现,以operator/为例 B04Br~hel*  
w"aD"}3  
struct meta_divide 3RGVH,  
  { RAxA H  
template < typename T1, typename T2 > bup;4~g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ig S.U  
  { O":x$>'t  
  return t1 / t2; :~`E @`/  
} s V{[~U,|  
} ; !d"J,.)  
9ft7  
这个工作可以让宏来做: *^QfTKN   
uTn(fs) D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'n.ATV,  
template < typename T1, typename T2 > \ pU}>}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -3bl !9h^  
以后可以直接用 7@C :4c@0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e;[/ytz"d'  
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 44b'40  
(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。。。) +[D=2&tmk  
Z7Mc.[C  
w~1K93/p!  
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 LN_6>u  
dD!} P$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dNbN]gHC  
class unary_op : public Rettype .dl1sv U  
  { V4xZC\)Gk  
    Left l; x?f3XEA_  
public : R$cg\DD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {n |Ra[9_  
^oPf>\),C  
template < typename T > ~|fd=E%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g.&&=T  
      { |J~;yO SD  
      return FuncType::execute(l(t)); >#xpg&2x  
    } iPI6 _h  
>\KBXS}  
    template < typename T1, typename T2 > syV &Ds)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V,&s$eQC  
      { C>t1~^Q},9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nh,N (t 9  
    } QT?fp >'  
} ; du`],/ 6  
d}IVYI  
gK`6 NUj  
同样还可以申明一个binary_op $yhQ)@#1  
v{&cgod  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u:"mq.Q  
class binary_op : public Rettype 8 =J6{{E  
  { |W{z,e01x  
    Left l; $t[`}I }  
Right r; Ql#:Rx>b  
public : <Gs)~T#'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} idGM%Faur  
UB(Q &U_  
template < typename T > |67<h5Q1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aBol9`6  
      { u[ "Pg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O@?? NF6G  
    } -1Tws|4gc  
P ,5P6Y9  
    template < typename T1, typename T2 > S'2B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D4;V8(w=#  
      { ]\*g/QV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ym<G.3%1  
    } Z2hRTJJ[A  
} ; NDCZc_  
Hza{"I*^  
?%B%[u  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZZ?=^g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e9"<.:&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d-39G*;1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /]iv9e{uh(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Rq9v+Xq2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UiF?Nx~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1JJQ(b  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >8oRO  
下面是修改过的unary_op LlX 7g _!  
vM|?;QM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n%W~+  
class unary_op gb8nST$r  
  { >wz-p nD  
Left l; !:a pu!  
  @dD70T  
public : UPUO8W)<Z6  
="<+^$7:k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4vGkgH<,  
WE68a!6  
template < typename T > KS3 /  
  struct result_1 e{c%o;m(  
  { 1}B W   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mgh,)=2cE(  
} ; } 3 RqaIY}  
=w_y<V4  
template < typename T1, typename T2 > X=mzo\Aos  
  struct result_2 +n9]c~g!T0  
  { bgL`FW i3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )z$VQ=]"  
} ; uFL~^vz  
7*~ rhQ  
template < typename T1, typename T2 > w\8grEj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b78'yM&  
  { 7bCTR2e\@w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _~| j~QE]  
} q2Ax-#  
a~DR$^m  
template < typename T > N-4LdC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uXNJ{]o  
  { 0;} 9XZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); aKkQXq*  
} nW!rM($q  
fA2H8"r  
} ; Xc"S"a^\%  
TY5<hPU=  
FsTE.PT  
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 qun#z$  
好啦,现在才真正完美了。 i~PN(h  
现在在picker里面就可以这么添加了: l7 j3;Ly  
L&][730  
template < typename Right > z?Hvh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4:y;<8+j\  
  { q --NLm@;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q!z g=_z-  
} |wQ|h$|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0^?(;AK  
:p%nQF,*f  
VfAIx]Fa  
 9 k)?-  
Gdi1lYu6V  
十. bind IM7k\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m .le' &  
先来分析一下一段例子 :L&-  
LoPWho[8  
3)Wi? -  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7-nwfp&|$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,H'O`oV!1E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A d=NJhzl  
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。 9<W0'6%{/  
我们来写个简单的。 i:ZpAo+Z{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tE/j3  
对于函数对象类的版本: 'd D d9  
~^UQw? ;  
template < typename Func > O\q|b#q}/  
struct functor_trait p>96>7w  
  { TGY^,H>J  
typedef typename Func::result_type result_type; ]Z&2  
} ; TWK(vEDM  
对于无参数函数的版本: ZUVk~X3  
[mYmrLs6  
template < typename Ret > bP`yLz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .fk!~8b[Q+  
  { Ha)eeE$  
typedef Ret result_type; bu1O<*  
} ; MR:Co4(  
对于单参数函数的版本: {()8 W r  
w3a`G|  
template < typename Ret, typename V1 > w[qWr@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hvnZ 2x.?d  
  { RM|<(kq  
typedef Ret result_type; >t.2!Z_RQ  
} ; 5lu620o  
对于双参数函数的版本: ygW,4Vz7J  
Mmq{]q~At  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ie`kzssM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H^Ik FEVs  
  { _8)9I?jH  
typedef Ret result_type; P#Z$+&)b)s  
} ; lBvQ?CJ<y  
等等。。。 .ZJt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nsqc^ K^  
aF1pq  
template < typename Func > x\)0+c~\}x  
struct func_return KA# 4iu{  
  { M~t S *  
template < typename T > Vf`n>  
  struct result_1 m,K0BL  
  { BI?M/pIm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]d&6 ?7 !>  
} ; X<9jBj/t  
'QFf 7A  
template < typename T1, typename T2 > ,9^wKS!7$  
  struct result_2 P PZxH}J.  
  { L&+XFntR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o}mD1q0yE  
} ; "<SK=W  
} ; H1N_  
Edj}\e*-J  
\::<]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S\ JV96  
AfpB=3  
template < typename Func, typename aPicker > E)|fKds  
class binder_1 }Y~o =3-  
  { ]i3 2-8%  
Func fn; ^n"ve2   
aPicker pk; ~T7\lJ{%G  
public :  S =!3t`  
{<5rbsqk  
template < typename T > \/I@&$"F  
  struct result_1 {x40W0  
  { m*tmmP4R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /v 7U~i5  
} ; qd6XKl\5  
'9>z4G*Td  
template < typename T1, typename T2 > xV @X%E  
  struct result_2 {wiw]@c8  
  { f' Dl*d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @5K/z<p%  
} ; /PN[g~3  
id8a#&t]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nyD(G=Q5  
BY.' 0,H=k  
template < typename T > 7 [N1Vr(1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sqFMO+  
  { ";AM3  
  return fn(pk(t)); LRW7_XYz  
} (?Fz{  
template < typename T1, typename T2 > yxh8sAZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UaA6  
  { h1} x2  
  return fn(pk(t1, t2)); 2JwR?<n{  
} wyeiz7  
} ; Jf{6'Ub  
eL[BH8l  
,d'x]&a  
一目了然不是么? 7Rqjf6kX`O  
最后实现bind s|.V:%9e  
$q.% 4  
H]K(`)y}4  
template < typename Func, typename aPicker > Q"n|<!DN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (E )@@p7,:  
  { `j{ 5$X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9IZ}}x  
} UmZ#Cm  
pwU l&hwte  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fx2r\ usX[  
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。 : &>PN,q>  
zBV7b| j  
十一. phoenix A q;]al  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3QM6M9M  
yPL1(i;  
for_each(v.begin(), v.end(), DS0c0lsx  
( JJ[.K*dO  
do_ H z&a~  
[ eD5.*O  
  cout << _1 <<   " , " {0 d/;  
] cl:h 'aG  
.while_( -- _1), .I_Mmaq;i  
cout << var( " \n " ) *P]FX-D3  
) |{]W (/  
); `2Rd=M]?  
U<QO@5  
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: U0G(  
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 (+lw t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qKag'0e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >J,Rx!fq3  
_0p8FhNt  
RGvfy/T  
template < typename Cond, typename Actor > [Zc8tE2oN  
class do_while U[1Rw6  
  { Ze_4MwC W  
Cond cd; w'E&w)Z]  
Actor act; S)ZcH  
public : PLlad\  
template < typename T > |Am +f.  
  struct result_1 3.>M=K~09  
  { 1\K%^<QY  
  typedef int result_type; g.$a]pZz  
} ; y5gTd_-  
^ur?da9z'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <WhdQKFf-  
.BP@1K  
template < typename T > .&fG_(6|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ErmlM#u  
  { 5'=\$Ob  
  do [vCZoG8+>  
    { k'Is]=3  
  act(t); vJTdZ p  
  } 6jz6   
  while (cd(t)); xe9E</M_  
  return   0 ; SbS*z:  
} VrDSN  
} ; ~.\CG'g  
u*LMpTnn  
;>YLL}]j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @$o.Z;83`r  
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。 x UM,"+h  
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。 otTv,T182  
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。 W>$2BsO  
下面就是产生这个functor的类: jFS])",\i  
W6STjtT3P  
Itaq4^CE  
template < typename Actor > Y~vyCU5nWR  
class do_while_actor W.u+R?a=  
  { xv|?;Zf6w  
Actor act; x~3N})T5  
public : ;\1/4;m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hc#Lni R3$  
o3C7JG  
template < typename Cond > %%d3M->C}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C{Y0}ZrmlF  
} ; ePF)wl;m  
#yPQt!  
:De@_m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ktE~)G  
最后,是那个do_ %a\!|/;6  
j~DTvWg<Jl  
]k0Pe;<  
class do_while_invoker YO&=f d*  
  { i3 ?cL4  
public : n[|*[II  
template < typename Actor > K,B qVu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i{T mn  
  { 1{%3OG^'  
  return do_while_actor < Actor > (act); I$yFCdXr  
} 'F-; uN  
} do_; N>a. dYXr  
,_+Gb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gl.uDO%.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ::goqajV  
最后来说说怎么处理break和continue lQ5d.}O&  
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。 o;w 5;TkY  
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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