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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =<= [E:B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,0>_(5  
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, ?f:\&+.&  
j=>WWlZ  
dwzk+@]8  
V+*1?5w  
  class filler 6ESS>I"su  
  { )OGO wStz  
public : "bO]AG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F20%r 0  
} ; L#IY6t  
<lPHeO<^]  
)=,;-&AR  
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: 6X VJ/qZ  
u`*$EP-%  
2b#> ~  
?* dfIc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ooYs0/,{  
zfml^N  
hM(Hq4ed,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qcs0w(  
etP`q:6^c  
= &U7:u  
N9f;X{  
二. 战前分析 T5 BoOVgO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VK4"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =OA7$z[  
{+QQ<)l^tJ  
jRjQDK_"ka  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Rmh,P>  
  /* --------------------------------------------- */ GlXzH1wZ  
vector < int *> vp( 10 ); U3c!*i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yucbEDO.  
/* --------------------------------------------- */ >LR+dShG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R&}{_1dj8  
/* --------------------------------------------- */ Z:MU5(Te  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =(5}0}j  
  /* --------------------------------------------- */ QV%eTA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b@[5xv\J  
/* --------------------------------------------- */ ~x +24/qT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TUO#6  
Zxv{qbF  
@/?$ZX/e[  
pM@0>DVi  
看了之后,我们可以思考一些问题: :3*0o3C/  
1._1, _2是什么? ga91#NWgK  
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。 ';x5 $5k'  
2._1 = 1是在做什么? ]p~,C*UH0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MXpj_+@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m=I A/HOR^  
\RTXfe-`  
1FC 1*7A[  
三. 动工 a,p7l$kK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ch}(v'xv(  
* @j#13.  
nr{ }yQ u  
KfNR)  
template < typename T > s^AZ)k~J(  
class assignment ?Wp{tB9N0  
  { noNL.%I  
T value; ~7=w,+  
public : DcLx [C  
assignment( const T & v) : value(v) {} C[(Exe  
template < typename T2 > `L}Irt}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IqONDdep9  
} ; P!2[#TL0  
T k>N4yq  
$yg}HS7HC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C0Ti9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ldm=uW  
l. i&.;f  
 !.k  
y3C$%yv0  
  class holder .:s**UiDR  
  { X*C4N F0  
public : F%QVn .  
template < typename T > uBC*7Mkm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %S4pkFR  
  { -T-h~5   
  return assignment < T > (t); PfVjfrI[  
} D(<20b,  
} ; +Gvf5+ 5VR  
>?A3;O]  
Lv ,Ls  
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: M0%):P?x  
xpVYNS{c+|  
  static holder _1; /ZKO\q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~A=Z/46*Z  
8>K2[cPD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f8 M=P.jz  
而不用手动写一个函数对象。 ]"M4fA  
s?*MZC  
I6FglVQ6  
N5[fw z w  
四. 问题分析 (UTt_ry g  
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。 TNC,{sM  
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。 "-TIao#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ey u?T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m/0t; cx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `795 K8  
e]{X62]  
五. 问题1:一致性 aKC3T-  
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?| hzc2c.gcF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2 }Q)&;u  
cS ;hyLd  
struct holder 9Kyr/6w4-k  
  { =lG5Kc{B  
  // 8f|  
  template < typename T > 8ESBui3;  
T &   operator ()( const T & r) const ;wz YZ5=Di  
  { CxtH?9# |  
  return (T & )r; %-:6#b z  
} 8P'>%G<m  
} ; Piz/vH6M}  
vf(\?Js ,  
这样的话assignment也必须相应改动: kqA`d  
#s Ebu^  
template < typename Left, typename Right > E-i rB/0  
class assignment B;':Eaa@  
  { ?ei7jM",  
Left l; ,.f GZ4  
Right r; cQUmcK/,  
public : O.*,e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #x&1kHu<  
template < typename T2 > F 3}cVO2bY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P{)eZINlE  
} ; !T|X/B R  
(a1s~  
同时,holder的operator=也需要改动: 70m}+R(`  
y_8 8I:O  
template < typename T > qgU$0enSs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o$YL\ <qp  
  { 3%xj-7z W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SVaC)O(  
} Wel-a< e  
@QMMtfeLj  
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。 0=&Hm).  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ek#{!9-  
[>4Ou^=1  
return l(rhs) = r; Xi1/wbC  
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。 WrL&$dEJ?M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U)+Yh  
}} l04kN_  
template < typename Tp > fXBA P10#  
class constant_t O6;7'  
  { _y),C   
  const Tp t;  #IyxH$  
public : K9gfS V>]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #tdI;x3  
template < typename T > Hc4]2pf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cyG3le& +G  
  { Qg9 N?e{z  
  return t; }0|,*BkI m  
} KyNv)=x4c  
} ; o|AV2FM)  
b4s.`%U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a4L8MgF&$-  
下面就可以修改holder的operator=了 $v+Q~\'  
L*1C2EL/q  
template < typename T > `(EY/EsY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =\?KC)F*e  
  { ~k4S~!(U0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,)nO   
} SV}I+O_w  
W :jC2,s!m  
同时也要修改assignment的operator() gz-}nCSi  
Y+sycdq  
template < typename T2 > c63DuHA*C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F%t`dz!L  
现在代码看起来就很一致了。 r+;op_  
kl_JJX6jPP  
六. 问题2:链式操作 DnP>ed"M!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a&p|>,WS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 j}'spKxu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5EIh5Y EU>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^c!"*L0E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (5re'Pl  
pog*}@ OS  
template < typename T > KE`}P<K&  
struct result_1 ]4yWcnf  
  { _JiB=<Fkr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'q8T*|/  
} ; kb ]PW Oz  
`[w:l[i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A$Mmnu%  
{xp/1? Mo*  
template < typename T > &%}6&PW i  
struct   ref iZB?5|*  
  { S v$%-x^t  
typedef T & reference; *f=H#  
} ; znzh$9tH  
template < typename T > @S yGj#  
struct   ref < T &> mTT1,|  
  { gh|TlvnA  
typedef T & reference; m@R!o  
} ; WrQe'ny  
c%yhODq/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t{| KL<d]  
7 /w)^&8  
template < typename T > v{"$:Z ow  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [84ss;.$  
  { MJd!J ]E6  
  return l(t) = r(t); Q}2aBU.f  
} J1T_wA_  
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。 oQ1>*[e<u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KyK%2:  
^+^#KC8]W  
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 anjU3j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B>WAlmPA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +1~Y2   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z;JyHC)  
最后的布局是: UmcPpZ  
                Add '.r_6X$7Jt  
              /   \ <spVUp  
            Divide   5 A'HFpsa  
            /   \ L}pMjyM  
          _1     3 K>hQls+  
似乎一切都解决了?不。 `h}fS4CO  
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。 9q5jqFQ  
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。 X]d;x/2  
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: A}v! vVg  
L\)ssO uh  
template < typename Right > )-%3;e<w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9&}$C]`  
Right & rt) const 9AO`Zk{/Ez  
  { &#^^UT(nj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /]zn8 d  
} j\iE3:94$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bfcQ(m5  
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。 jT>G8}h  
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。 byoP1F%  
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。 v% 6uU  
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。 3DRJl, v  
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? e` 9d&"  
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: 5gYv CW&~  
hkB/ OJ  
template < class Action > ~(OG3`W!  
class picker : public Action {Z0(V"Q  
  { Yl4XgjG  
public : Is1P,`*!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^S:S[0\,  
  // all the operator overloaded Cp4 U`]  
} ; i x2V?\  
*;cvG?V  
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。 :}'5'oVG  
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: vqO d`_)  
KT$Za  
template < typename Right > R8LJC]6Bh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _)-t#Ve  
  { fUj[E0yOF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dt&m YSZ}  
} n-zAkKM  
T%74JRQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~(i#A>   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O(x1Ja,&  
}huj%Pnk )  
template < typename T >   struct picker_maker N~H!6N W  
  { B' }h6ZH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UMtnb:ek  
} ;  ac  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8J|2b; Vf  
  { O|%03q(  
typedef picker < T > result; x*>@knP<-  
} ; Qw>~] d,Z  
OlRtVp1  
下面总的结构就有了: !r\u,l^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 o%3i(H  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >7g #e,d   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'Ur1I "  
至此链式操作完美实现。 [$\KS_,Mn  
#+CH0Z  
sg YPR  
七. 问题3 s&v7<)*q  
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。 Uh[MB wK  
` 1Ui  
template < typename T1, typename T2 > ;]v{3m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kk.a9uKI}  
  { Wo)$*?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <pA%|]  
} "&Q sv-9t  
E8X(AZ 2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: D6+^Qmu"p  
X~UrAG}_  
template < typename T1, typename T2 > F*u"LTH  
struct result_2 p^.qwP\P  
  { z)tULnR8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; df\^uyD;  
} ; ^^ >j2=  
gXJtk;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2i9FzpC3  
这个差事就留给了holder自己。 Ei>.eXUD5  
    1S[4@rZ  
U:r^4,Mz*  
template < int Order > _uXb 9  
class holder; Cb4.N 8  
template <> r+=%Ag  
class holder < 1 > 9'5<b  
  { Ml,~@} p  
public : --OAsbr  
template < typename T > GVT| fE  
  struct result_1 xAwP  
  { tJe5`L  
  typedef T & result; -HwqR Y s  
} ; y^0 mf|  
template < typename T1, typename T2 > +MR]h [  
  struct result_2 xig4H7V  
  { 6;C2^J@  
  typedef T1 & result; N)X 3pWC8  
} ; o[I s$j  
template < typename T > Six2{b)p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xs 1V?0  
  { B_DyH C\<  
  return (T & )r; E]w2 {%  
} ?_-5W9  
template < typename T1, typename T2 > sA~Ijg"6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rS>@>8k2,  
  { w`GjQIA  
  return (T1 & )r1; -M6#,Ji  
} /+wCx#!  
} ; 73j\!x  
n  +v(t  
template <> |zbM$37 ?k  
class holder < 2 > *j~ObE_y  
  { ECsb?n7e  
public : B#]:1:Qn  
template < typename T > ~%eZQgqA*  
  struct result_1 c( _R xLJ  
  { :W.pD:/=v  
  typedef T & result; RH9P$;.7  
} ; \E {'|  
template < typename T1, typename T2 > $~e55X'!+  
  struct result_2 /Qu<>#[?  
  { L,yq'>*5s  
  typedef T2 & result; 5{gv \S1  
} ; }wB!Bx2  
template < typename T > \zh`z/=92  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zYxA#TZL  
  { Ts\PZQ!q  
  return (T & )r; vs^)=  
} g#Z7ReMw  
template < typename T1, typename T2 > =qvn?I^/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <S^Hy&MD>  
  { ux8K$$$  
  return (T2 & )r2; '/s/o]'sUd  
} }0Q T5   
} ; |J"\~%8  
*5u3d`bW  
/hur6yI8  
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> >。 hbe";(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _WGWU7h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vL#I+_ 2  
@.,Mn#  
return l(i, j) = r(i, j); oj=% < a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2Akh/pb  
,Yn$X  
  return ( int & )i; >Qqxn*O  
  return ( int & )j; !'C8sNs  
最后执行i = j; SB|Cr:wM  
可见,参数被正确的选择了。 ! o?E.  
4d_Az'7`4  
Sim$:5P  
R2==<"gq  
dy~M5,zn  
八. 中期总结 ;Kh[6{W  
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: 8%`h:fE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %J+ w9Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F0wW3+G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9!PM1<p  
"yK)9F[9Mo  
I^)_rOgM  
Rzyaicj^c  
.NJ Ne  
th{ie2$  
九. 简化 E9w"?_A)  
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。 IrIW>r} -  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l*Q OM  
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: V`0Y p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iA|n\a~ny,  
  +-*/&|^等 hh$i1n  
2. 返回引用。 4}Y? :R  
  =,各种复合赋值等 ?Ld:HE  
3. 返回固定类型。 sDvy(5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cJ>^@pd{  
4. 原样返回。 sC ?e%B  
  operator, r3Kx  
5. 返回解引用的类型。 /g1;`F(MS/  
  operator*(单目) ~<}?pDA}~  
6. 返回地址。 o{' J O3  
  operator&(单目) /eBcPu"[Vb  
7. 下表访问返回类型。 (S?qxW?  
  operator[] /IG3>|R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]D^zTl3=q  
  operator<<和operator>> cpH*!*S  
Odm1;\=Eg+  
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。 4<- E0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l}FA&c"  
W6)XMl}n  
template < typename Left > x&N@R?AG1  
struct value_return gF]IAZCi  
  { P@<K&S+f  
template < typename T > " ;o, D  
  struct result_1 @7sHFwtar?  
  { ,D.@6 bJW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2h) *  
} ; OTEx9  
j'XND`3  
template < typename T1, typename T2 > - v=ndJ.  
  struct result_2 1`1Jn*|TI  
  { lrgvY>E0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /GA-1cS_(  
} ; 5r0Sl89J  
} ;  "2 }n(8  
Q@s G6 iz  
{\ VmNnw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /AIFgsaY  
; X/'ujg  
下面我们来剥离functor中的operator() :FixLr!q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 618bbftx{  
:io~{a#.2\  
return l(t) op r(t) ^J@ Xsl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;?gR,AKZ  
return op l(t) G[ q<P  
return op l(t1, t2) '<wZe.Q!  
return l(t) op kqCUr|M.P  
return l(t1, t2) op m.U&O=]5  
return l(t)[r(t)] V^\b"1X7N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?aZ\D g{  
<2\Q Y  
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: 2~)q080jh  
单目: return f(l(t), r(t)); =I$:-[(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j2|UuWU  
双目: return f(l(t)); Iy2AJ|d.  
return f(l(t1, t2)); I^QB`%v5  
下面就是f的实现,以operator/为例 %"3tGi:/  
++}#pl8e  
struct meta_divide LfsOGC  
  { fM<g++X  
template < typename T1, typename T2 > MENrP5AL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zENo2#{_N  
  { /j:-GJb*!u  
  return t1 / t2; ]r1Lr{7^S  
} tTe:Oq  
} ; k")3R}mX  
)1&,khd/u  
这个工作可以让宏来做: SU4~x0  
z\<gm$1CB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8 =3$U+  
template < typename T1, typename T2 > \ -<5H8P-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d`KW]HJw  
以后可以直接用 ={nuz-3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jAD{?/RB}  
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 HF%)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。。。) 'L6+B1Op  
PLWx'N-kqL  
<-|g>  
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 j2:A@ a6  
i^/D_L.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zQx7qx  
class unary_op : public Rettype WtbOm  
  { YifTC-Q;  
    Left l; 1<f,>BQ+  
public : ^^(4xHN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oSoU9_W  
/7b$C]@k  
template < typename T > 3q1u9`4;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V7>{,  
      { <V*M%YWs  
      return FuncType::execute(l(t)); ;<v9i#K5  
    } oFS)3.  
o(5 ( ]bJ  
    template < typename T1, typename T2 > mvBUm-X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H{*R(S<I  
      { ;gW?Fnry;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nB , &m&  
    } JZ0u/x5  
} ; 9/50+2F  
(2%z9W  
86f/R c  
同样还可以申明一个binary_op n]%yf9,w  
L3X[; |v}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h+Tt+ Q\  
class binary_op : public Rettype f<( ysl1[  
  { 4+r26S,T  
    Left l; J+8T Ie  
Right r; Gw Z(3  
public : btU:=6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @c{b\is2  
o*|j}hnbv  
template < typename T > }Gm/9@oKc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r1X\$&  
      { }Z\PE0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0Bhf(5  
    } Q u@T}Ci  
+wg|~Lef h  
    template < typename T1, typename T2 > L-(.v*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fmq9u(!R  
      { 5J<ghv>\P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S%m$LM]NCg  
    } eI*o9k$Qs  
} ; ~@bh[o~rF  
Zae$M0)  
HWT^u$a"  
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 XqTDLM&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E:ocx2dp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) = eDi8A*~  
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。 ]Syr{|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AIFI@#3  
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。。。 6'qC *r   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m%km@G$  
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) >~k"C,6  
下面是修改过的unary_op YV>]c9!q  
V3$Yr"rZ;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IPT\d^|f  
class unary_op .`K<Iug1  
  { |Ptv)D  
Left l; o Kfm=TbY  
  [Dq!t1  
public : Qtpw0t"  
DZ Q=Sinry  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ljjuf=]  
BSB;0OM  
template < typename T > G\ht)7SGgf  
  struct result_1 ?ydqmj2[F  
  { m|w-}s,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >HY( Ij<  
} ; wR=WS',  
11(:#4Y,  
template < typename T1, typename T2 > %^$7z,>;  
  struct result_2 %0!!998  
  { td#B$$[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S @ MO  
} ; cRhu]fv()  
>ps=z$4j*  
template < typename T1, typename T2 > Qs5^kddz=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <r'l5|er  
  { ^xwnX=Np  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); usR: -1{  
} >3a<#s{%  
(}u2) 9  
template < typename T > ]l WEdf+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _c 4kj  
  { 93*MY7j}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2\p8U#""  
} 9zKrFqhNo  
r2]KP(T8|  
} ;  ]%L?b-e  
`i,l)X]  
*Jy'3o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ZYy?JDAO  
好啦,现在才真正完美了。 |aovZ/b4  
现在在picker里面就可以这么添加了: :Ej#qYi  
W5^m[,GU'  
template < typename Right > w+NdEE4H9z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l$~3_3+  
  { eiV[y^?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eI7FbOze  
} i0y^b5@MOb  
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。 V9 dRn2- [  
M;\iL?,  
qQu}4Ye>  
W h^9 Aq  
5QjM,"`mp  
十. bind ST#MCh-00  
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。 + S^OzCGk  
先来分析一下一段例子 5mxYzu;#]  
u._B7R&>  
mu[:b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} msyC."j0jU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W/3,vf1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x9s 7:F  
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。 =skw@c ^  
我们来写个简单的。 ur,!-t(~t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wMB. p2  
对于函数对象类的版本: ?9E shw2  
<GbF4\ue  
template < typename Func > S~9K'\vO  
struct functor_trait 3:Mq4 0]x  
  { w@&4dau  
typedef typename Func::result_type result_type; GxL;@%B  
} ; R;wq  
对于无参数函数的版本: *oC],4y~D  
xV_,R'l  
template < typename Ret > f.%mp$~T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .>Gnb2  
  { M?i U$qI  
typedef Ret result_type; BB?vc( d  
} ; *ydkx\pT  
对于单参数函数的版本: 7<<-\7`  
Li jisE  
template < typename Ret, typename V1 > R aVOZ=^-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "B~c/%#PH  
  { '@$YX*[  
typedef Ret result_type; ?*36&Iq}  
} ; ^u? #fLr  
对于双参数函数的版本: g ni=S~u  
"0Wi-52=V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ! z^%$;p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vdn`PS'#  
  { qgT~yDm  
typedef Ret result_type; CEwMPPYnD  
} ; |,3>A@  
等等。。。 tai=2,'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TN xl?5:  
~6HpI0i  
template < typename Func > jT~PwDSFt3  
struct func_return 6zmt^U   
  { tl 0_Sd  
template < typename T > WF)(Q~op0U  
  struct result_1 G E=J Y  
  {  I~'%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $2p=vi 3  
} ; otA59 ;Z  
-YXNB[C  
template < typename T1, typename T2 > }e7os0;s  
  struct result_2 o$*aAgS+  
  { gx-ib/_f1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9{D u)k  
} ;  ZA u=m  
} ; DqfWu*  
\3M<_73  
,buSU~c_Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S(B$[)(  
qXOWCYqs  
template < typename Func, typename aPicker > ae1?8man  
class binder_1 zn,y'},  
  { "!ZQ`yl  
Func fn; ~AVn$];{  
aPicker pk; MI: rH  
public : -/x= `S*  
m* Zq3j  
template < typename T > n~1F[ *  
  struct result_1 R cZg/{[{  
  { -B`Nkc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; scf.> K2  
} ; (E{>L).~  
WH>=*\  
template < typename T1, typename T2 > <G};`}$a  
  struct result_2 o!]muO*Rm  
  { QKW\z aG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5r&bk`  
} ; }Y}f7 3-|  
}McqoZ%F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} : 3J0Q  
L701j.7"  
template < typename T > M id v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S!Alno  
  { q9e(YX>  
  return fn(pk(t)); &d%\&fCm(  
} X#ZQpo'h  
template < typename T1, typename T2 > l}bAwJ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  i/vo  
  { M_I.Y1|  
  return fn(pk(t1, t2)); *1H8 &  
} Ulf'gD4e  
} ; `D%U5Jb  
(#&-ld6  
$ Jz(Lb{  
一目了然不是么? ]C;X/8'Jf5  
最后实现bind x%v[(*F#y  
e3 #0r  
.+07 Ui]I!  
template < typename Func, typename aPicker > -JEiwi,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J~]Y  
  { |)+s,LT5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tJM#/yT  
} =bBV A0y  
NihUCj"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {\WRW}iO  
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。 wD\viu q0  
g"Tb\  
十一. phoenix `hl8j\HV<}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kqH:H~sgD  
eh39"s  
for_each(v.begin(), v.end(), 0.aIcc  
( ;u8a%h!  
do_ S-f .NC}:i  
[ Ybkydc  
  cout << _1 <<   " , " *8bj3A]vf  
] VMee"'08  
.while_( -- _1), r4isn^g  
cout << var( " \n " ) 'OACbYgG  
) 33=lR-N#  
); EV'i/*v}\  
w;{=  
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: S4_C8  
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 gkM Q=;Nn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $} @gR] Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :R{pV7<O  
kR+7JUq]  
6!`GUU  
template < typename Cond, typename Actor > n)Zu>  
class do_while YMU2^,3  
  { %/4_|.8u  
Cond cd; ]vflx^<?  
Actor act; xZ]QT3U+  
public : +n%d,Pz  
template < typename T > k-N}tk/5  
  struct result_1 y;if+  
  { IAHQT < ]  
  typedef int result_type; Hl#?#A5  
} ; T,oZaJ<  
Nz77" kC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dq{+-XaEk  
7>E>`Nc6  
template < typename T > GGs7]mhA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z[9t?ePL  
  { j"A<qI  
  do rJT YCe1*  
    { `-!kqJ  
  act(t); GBl[s,g[|  
  } :jf/$]p  
  while (cd(t));  Zsn@O2  
  return   0 ; .k-t5d  
} Xw#"?B(M]  
} ; 6lPuYEmT  
noso* K7  
vdcPpj^d5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B k*Rz4Oa  
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。 VaW^;d#  
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。 %Z3B9  
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。 Sy/Z}H  
下面就是产生这个functor的类: JvsL]yRT  
}BUm}.-{u,  
P6I<M}p  
template < typename Actor > (!PsK:wc  
class do_while_actor %g~&$oZmq  
  { sU+8'&vBp  
Actor act; 0v,fY2$c  
public : zM(-f|wVI)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >V>`}TIH  
AQ?;UDqU  
template < typename Cond > nMJ( tQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f5Hv![x  
} ; >"+ ho  
b BiTAP  
#~m 8zG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l;r A}?,.^  
最后,是那个do_ oj[~H}>  
kL F~^/  
lbX YWZ~7  
class do_while_invoker Lq62  
  { qg/FI#r  
public : Dkx}}E:<  
template < typename Actor > BCuoFw)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "L;@qCfhO  
  { po(pi|  
  return do_while_actor < Actor > (act); =CW> ;h]  
} MGf*+!y,  
} do_; +w7U7" xQ  
|2=@8_am  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |@~_&g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )Ii`/I^  
最后来说说怎么处理break和continue fk9q3  
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。 -G~/ GO  
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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