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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /OsTZ"*.2/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "v[?`<53^l  
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, 2nv-/ %]  
zKf.jpF^  
MU#$tXmnC  
a"pejW`m  
  class filler ^hIKDc!.m  
  { bA*T1Db,t>  
public : ZNjqH[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z:kX9vw.  
} ; RXWS,rF  
'X]m y  
`mo>~c7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (.J8Q  
(U@uJ  
nq3B(  
+ug[TV   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F3,djZq  
t^(#~hx  
=F>nqklc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u4,b%h.  
eF%IX  
[-*8 S1  
:1(UC}v  
二. 战前分析 `ek On@T0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O,A}p:Pgs  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ab-MEN`5  
}N}\<RG  
?ybX &V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q1O}dSPwX  
  /* --------------------------------------------- */ u, Rhm-`  
vector < int *> vp( 10 ); YTo^Q&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i<]Y0_?s  
/* --------------------------------------------- */ /naGn@m5u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r" )zR,  
/* --------------------------------------------- */ twA2U7F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h1uD>heGl  
  /* --------------------------------------------- */ 4 fxD$%9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TV&4m5  
/* --------------------------------------------- */ ~RS^O poa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @N0(%o&  
%M_5C4&6  
eS{ xma  
05>xQx?"m4  
看了之后,我们可以思考一些问题: c6NCy s  
1._1, _2是什么? 0XNj! ^&  
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。 ;"@FLq(n  
2._1 = 1是在做什么? UIl^s8/  
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。 b2vc  
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。 LN?b6s75U  
3M&IMf,/@  
+^6v%z  
三. 动工 )5M9Ro7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VN1a\  
P!JRIw  
9u\&kQxqD  
G3G"SJ np  
template < typename T > 4gNF;  
class assignment 6c/Tm0[  
  { 8'kA",P  
T value; F ;m1I+;  
public : 1jhGshhp  
assignment( const T & v) : value(v) {} = +uUWJ&1G  
template < typename T2 > $K,6!FyBa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1Jx|0YmO  
} ; z Dk^^'  
Dl#%tYL+3h  
 :_qgpE<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EPz$`#Sh"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z <"7vR  
F<UEipe/N  
mYudUn4Wo  
cXJtNW@  
  class holder g]g2`ab |  
  { 3}H"(5dL}z  
public : 1MV\ ^l_  
template < typename T > M-2:$;D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BHwQB2t gc  
  { #@m*yJg<  
  return assignment < T > (t); :95wHmk  
} lxRzyx  
} ; P7I,xcOm  
AUnRr+o  
C/Ig.KmXF{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Hy<4q^3$G  
UC^Bn1  
  static holder _1; j/bebR}X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <%JRZYZ  
6dh@DG*k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n ?%3=~9  
而不用手动写一个函数对象。 v UAYYe  
%<e\s6|P:  
*|x2"?d-F:  
xa#:oKF3  
四. 问题分析 gFvFd:"uZ  
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。 /FiFtAbb  
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。 ^c1I'9(r5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S{Au%Rs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5FHpJlFK,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [&rW+/  
[?BmW {*u.  
五. 问题1:一致性 {Gs&u>>R"^  
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?| Kbc-$ oneR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #kX=$Bzk  
BNg\;2r  
struct holder q<}5KY  
  { sp[nKo ^  
  // J%xp1/= 2  
  template < typename T > n(a7%Hx2  
T &   operator ()( const T & r) const 3Fh<%<=  
  { qkv.,z"  
  return (T & )r; -(>x@];r0  
} 1uv"5`%s  
} ; 71Ssk|L  
x#| P-^  
这样的话assignment也必须相应改动: G`w,$:,  
P]+^^ U  
template < typename Left, typename Right > b0E(tPw5c  
class assignment Yh:*.@  
  { p7!q#o  
Left l; m0F-[k3)  
Right r; bqf=;Nvog  
public : s.KJYP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F& H~JJ  
template < typename T2 > RgQ\Cs24Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8&ZUkDGkJ  
} ; HqOSQ<-Fo  
Q%QpG)E  
同时,holder的operator=也需要改动: d[rxmEXht  
+U+c] Xgt  
template < typename T > Ft`#]=IS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X\$|oiR  
  { ;pb~Zk/[,w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oLX6w  
} Dw[w%uz  
vD1jxk'fd  
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。 3Luv$6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wGISb\rr  
:!tQqy2  
return l(rhs) = r; MkJL9eG  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yYdXAenQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?b8NEVjw  
QE)g==d  
template < typename Tp > 'L3 \I  
class constant_t [ Q=) f  
  { _BtlO(0&  
  const Tp t;  }tv-  
public : )CdglPK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qI;k2sQR  
template < typename T > 2E2J=Do  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sd8o&6  
  { ,fET.s^|U  
  return t; _7$j>xX  
} -+Q,xxu  
} ; r*+9<8-ZX<  
R"O9~s6N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  & .(ZO]  
下面就可以修改holder的operator=了 eX_}KH-Q  
%$]u6GKabi  
template < typename T > >t*zY~R.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {b/AOR o  
  { !0Q(x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R>gj"nB  
} }clFaT>m?  
=$BgIt  
同时也要修改assignment的operator() e@8I%%V,  
*[yCcqN.  
template < typename T2 > ZklidHL');  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iNQk{n  
现在代码看起来就很一致了。 z9dVT'  
mH8s'F  
六. 问题2:链式操作 `+zr PpX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -h.YQC`  
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。 PCaa _ 2  
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。 `RmB{qgB  
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。 M $e~Rlw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y/i"o-}}~|  
Nr(WbD[T  
template < typename T > 8d$~wh  
struct result_1 f "-<Z_  
  { 3`e1:`Hu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sgB3i`_M  
} ; `H+Eo<U  
Xq)'p8C?  
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: 7Q[P  
 dc5B#  
template < typename T > MESQAsx%  
struct   ref m CdkYN#  
  { <#R7sco'  
typedef T & reference; Q kQd;y  
} ; dR=SW0Oa{  
template < typename T > 41C=O@9m  
struct   ref < T &> E RMh% C  
  { mU\$piei  
typedef T & reference; :nXB w%0x  
} ; vF([mOZ  
 UNhD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iySmNI  
<N`rcKE%~P  
template < typename T > BM3)`40[]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NKI&n]EO  
  { { _ 1q`5o  
  return l(t) = r(t); j?8E >tM  
} `o*eLLk  
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。 C]):+F<7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ic r'l$PE  
-u9{R\S  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <A6<q&g|E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U>I#f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j<gnh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j5HOdy2  
最后的布局是: Q;^([39DI  
                Add Ugs<WVp$  
              /   \ ( Rf)&KN  
            Divide   5 }=L >u>cP  
            /   \ HL!-4kN <$  
          _1     3 97&6iTYA  
似乎一切都解决了?不。 ca`=dwe>  
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。 woR)E0'qx  
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。 =AAH}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: x*)Wl!  
r8> q*0~s  
template < typename Right > L_A|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xFvSQ`sp  
Right & rt) const $Z,+aLmb  
  { \e?T 9c6,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ln: y|t  
} {C6Yr9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^KhFBed   
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。 E7D^6G&i  
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。 [n^___7  
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。 w5|"cD#8A  
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。 2Hd6  
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? tDwXb>  
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: VEn%_9(]  
1|]-F;b  
template < class Action > -WYJ1B0v  
class picker : public Action 0I&rZMpF&  
  { $C>EnNx  
public : qI"mW@G~H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2V0R|YUt  
  // all the operator overloaded C/w;g3  
} ; $ OR>JnV  
:G`_IB\  
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。 }s|v-gRM{  
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: OGVhb>LO1  
mB,7YZv  
template < typename Right > 0$ (}\hMLt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^aC[Z P:  
  { MaEh8*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TwkzX|  
} 6SmSu\lgV  
hN}X11  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < FJ#Hy+  
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。 qd.b&i  
(0][hdI~B  
template < typename T >   struct picker_maker \}2Wd`kD  
  { J>'o,"D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (>jME  
} ; x O)nS _I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2D!'7ZD  
  { {P]l{W@li  
typedef picker < T > result; uaGg8  
} ; s)L7o)56/  
IFE C_F>  
下面总的结构就有了: ^NCH)zK]v  
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。 E8nqEx Q  
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。 J3'"-,Hv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pUPb+:^R  
至此链式操作完美实现。 <wuP*vI "h  
l|&nGCW  
lH6t  d  
七. 问题3 X3"V1@-i4$  
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。 Qh*|mW  
n% *u;iG  
template < typename T1, typename T2 > 5P! ZJ3C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &3JbAJ|;X  
  { cVz.ac  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -1{N#c/U  
} 8'?e4;O  
/Ly%-py-$  
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: -ZuzJAA  
v-l):TL+=  
template < typename T1, typename T2 > 4@bL` L)  
struct result_2 NLdUe32A  
  { n8iN/Y<%U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9+/<[w7  
} ; >Z3}WMgBN  
eg}|%GG  
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? ja:%j&:  
这个差事就留给了holder自己。 A$oYw(m#  
    X{ Nif G  
|e9}G,1  
template < int Order > tf/ f-S  
class holder; UA/3lH}  
template <> [A3hrSw  
class holder < 1 > qH-dT,`"{  
  { x3vz4m[  
public : ou(9Qf zN  
template < typename T > w,l1&=d  
  struct result_1 >g F  
  { C!.6:Aj  
  typedef T & result; dJ|]W|q<  
} ; @z2RMEC~  
template < typename T1, typename T2 > YY.;J3C  
  struct result_2 l&C%oW  
  { I*24%z9  
  typedef T1 & result; o30PI  
} ; nmgW>U0jZh  
template < typename T > ckTnb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  e%qMrR  
  { Fc nR}TE  
  return (T & )r; U %KoG-#  
} # - kyZ  
template < typename T1, typename T2 > L$jRg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e0hT  
  { x &\~4,TN  
  return (T1 & )r1; nVYh1@yLy  
} (K2 p3M^  
} ; mB!81%f%|  
nGP>M#F  
template <> CjO/q)vV  
class holder < 2 > |D^[]*cEH  
  { $ D45X<  
public : ^%_LA't'R  
template < typename T > B'=*92i>S  
  struct result_1 Xe%n.DW m  
  { ~=c#Ff =Z  
  typedef T & result; ah}aL7dgO  
} ; I=b#tUBh8  
template < typename T1, typename T2 > "r|O /   
  struct result_2 n'R 8nn6^  
  { #_H=pNWe  
  typedef T2 & result; s~TYzfA  
} ; "Pu P J|  
template < typename T > .2u%;)S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )"q2DjfX*  
  { >w V$az  
  return (T & )r; I]} MK?  
} Ot/Y?=j~  
template < typename T1, typename T2 > VNMhtwmK,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?X eRL<n  
  { M.t5,NJ  
  return (T2 & )r2; rb9 x||  
} 2Ejs{KUj  
} ; R (hq Ba/V  
b@,w/Uw[*  
 ) .#,1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8rw;Yo<k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ";xG[ne$Be  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IoA"e@~t  
!iZ*ZPu  
return l(i, j) = r(i, j); AR)&W/S)7,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <iL+/^#  
IU3OI:uq  
  return ( int & )i; @P)GDB7A  
  return ( int & )j; bk"` hq  
最后执行i = j; ww[STg  
可见,参数被正确的选择了。 CjIkRa@!x  
,Kdvt@vle  
Oa*/jZjr  
-B@jQg@ >  
ydBoZ3}  
八. 中期总结 P 0,]Ud  
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: jp2l}C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =<FFFoF*C_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A*@!tz<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor II),m8G  
O^ f[ ugs  
1{"e'[ L  
) D(XDN  
'9i:b]Hru  
UD"e:O_  
九. 简化 Px)VDs=k  
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。 .XS rLb?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #B>Hq~ vrC  
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:  c~dX8+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .lRO; D  
  +-*/&|^等 hC~lH eH  
2. 返回引用。 b8T'DY;~  
  =,各种复合赋值等 )|\72Z~eq  
3. 返回固定类型。 q}(UC1|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fz,8 <  
4. 原样返回。 pH)V:BmJ  
  operator, !*EHr09N7  
5. 返回解引用的类型。 O8n\>pkI  
  operator*(单目) }LQ&AIRN  
6. 返回地址。 c1e7h l  
  operator&(单目) #2Mz.=#G  
7. 下表访问返回类型。 >m%\SuXq  
  operator[] >|H=25N>;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7nfQ=?XNK  
  operator<<和operator>> nqy\xK#.^  
Zj!S('hSY  
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。 BL,YJM(y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %vn rLt$  
#^#N%_8  
template < typename Left > =suj3.   
struct value_return N CX!ss  
  { RIb< 7  
template < typename T > wGAN"K:e  
  struct result_1 'szkn0  
  { c tTbvXP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a&4>xZU #  
} ; 9A)(K,  
A10/"Ec<u  
template < typename T1, typename T2 > e2Ba@e-  
  struct result_2 M9 _h0  
  { )7[>/2aGd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; - C8 h$P  
} ; q<.^DO~$L  
} ; !dSY?1>U<  
HrWXPac A  
ogDyrY}]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v!K %\h2A  
Dy0cA| E  
下面我们来剥离functor中的operator() N2xgyKy~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ub./U@ 1  
x^9W<  
return l(t) op r(t) Yq3(,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \Qz>us=G  
return op l(t) [m!$01=  
return op l(t1, t2) N{ ;{<C9Z  
return l(t) op % UY=VE\F  
return l(t1, t2) op jHTaG%oh  
return l(t)[r(t)] *+lnAxRa?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .lTU[(qwu  
,HYz-sK.  
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: +#,t  
单目: return f(l(t), r(t)); $l-j(=Md  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |]Pigi7y-  
双目: return f(l(t)); ;m{[9i` 2  
return f(l(t1, t2)); c;B Q$je}  
下面就是f的实现,以operator/为例 z35n3q  
@N1ta-D#  
struct meta_divide NS mo(c >5  
  { L&q~5 9  
template < typename T1, typename T2 > mWta B>f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }0}J  
  { 5rfGMk <  
  return t1 / t2; BDD^*Y  
} >LwAG:Ud  
} ; XZJ}nXy  
kSoAnJ|  
这个工作可以让宏来做: Uiv;0Tovl  
&=K-~!?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Kx ?}%@b  
template < typename T1, typename T2 > \ O/iew3YF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3sHC1 +  
以后可以直接用 G2 xYa$&][  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bn}@wO  
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 (gs"2  
(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。。。) W~Eq_J?I  
BY32)8SH  
6pxj9@X+  
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 /M\S^ !g@  
xBR2tDi%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T->O5t c  
class unary_op : public Rettype 6n45]?  
  { DyYl97+Z?  
    Left l; ?v8B;="#w  
public : +q1 @8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O9:vPbn  
on\0i{0l8  
template < typename T > {6a";Xj\e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zb<DgJ=3  
      { H:a(&Zb  
      return FuncType::execute(l(t)); g>T'R Vb  
    } 52{jq18&  
s <Ag8U8  
    template < typename T1, typename T2 >  UTHGjE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D9 ,~Fc  
      { ! FhN(L[=j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y [.0L!C {  
    } $ [M8G   
} ; =Q[ 5U9  
z*I=  
+f;z{)%B  
同样还可以申明一个binary_op UXR$7<D+  
QU8?/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cuW$%$ F  
class binary_op : public Rettype ,.x1+9X  
  { !!DHfAV]  
    Left l; :&9#p% /  
Right r; f.,S-1D]h  
public : Nq9@^ E-{M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ym2![FC1  
7o'kdY Jzo  
template < typename T > <Mxy&9}ic  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m7~kRY514  
      { mst-:F[h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AW%^Xt  
    } ?.,..p  
GbBcC#0  
    template < typename T1, typename T2 > lk)38.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cRI&cN"o  
      { g()YP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [8l8 m6  
    } qMmh2a&  
} ; :>\i  
SB:-zQ5  
 r@/+  
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 Ip|~j} }  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !QSL8v@c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PL%U  
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。 > CZ|Vx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F  MHp a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6Y`eYp5A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )xoIH{  
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) .Q>.|mu  
下面是修改过的unary_op 18zv]v %  
HX7"w   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !w(J]<  
class unary_op zr-HL:js  
  { `!K(P- yB?  
Left l; )4bBR@QM  
  5.q2<a :  
public : OT+=H)/  
%}J[EV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L 1H!o!*  
si.ZTG9m  
template < typename T > LkK%DY  
  struct result_1 bzF>Efza  
  { F;kY5+a7~e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sC(IeGbX  
} ; '-N `u$3Y  
6c$ so  
template < typename T1, typename T2 > zogw1g&C  
  struct result_2 -Wd2FD^x  
  { ZUyG }6)J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; | (JxtQqQg  
} ;  MX2]Q  
 _zvCc%  
template < typename T1, typename T2 > EZ:pcnL {  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~:'tp28?  
  { jhgS@g=@ZC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A<fKO <d  
} ikX"f?Q;S2  
X ^8@T  
template < typename T > WK)hj{k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aMe]6cWHV>  
  { LmWZ43Z"@  
  return OpClass::execute(lt(t)); YcOPqvQ  
} ~_8Dv<"a  
' ^E7T'v%  
} ; [ R  
b+Vfi9<  
6?$yBu9l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug b+Sq[  
好啦,现在才真正完美了。 ]9qY(m  
现在在picker里面就可以这么添加了: : fMQ,S0  
10R#} ~D  
template < typename Right > 7^)8DwAl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fGj YWw  
  {  >M~1{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .j^tFvN~L  
} -LzkM"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 A0X'|4I  
5|O~  
%hDx UZ#0  
yC\dM1X  
+ OKk~GYf  
十. bind kZ<0|b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C2t]  
先来分析一下一段例子 -&q@|h'  
wN NXUW  
J([Y4Em5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tV?-   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Nm$B a.Rg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `vjn,2S}  
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。 ]2E#P.-!b  
我们来写个简单的。 H=lzW_(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $, hHR:  
对于函数对象类的版本: ~:FF"T>  
j<NZ4Rf  
template < typename Func > 'Em3;`/C*+  
struct functor_trait LV2#w_^I  
  { f$>KTb({B  
typedef typename Func::result_type result_type; .*}!XKp0j  
} ; J.;!l   
对于无参数函数的版本: 68*a'0  
<+y%k~("  
template < typename Ret > 3d>8~ANi=%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,J6t 1V  
  { cMs8D  
typedef Ret result_type; =kzuU1s  
} ; |N5r_V  
对于单参数函数的版本: QM('bbN  
e&@;hDmIX  
template < typename Ret, typename V1 > bv^wE,+?o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?e{hidg  
  { VLPPEV-u  
typedef Ret result_type; 7Pe<0K)s(  
} ; tm1#Lh0  
对于双参数函数的版本: _V`F_C\\#  
aT4I sPA?_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {x,d9I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o9rZ&Q<  
  { %W}YtDf\  
typedef Ret result_type; mzRH:HgN?  
} ; z0H+Or  
等等。。。 ,ZI#p6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \@[Y ~:  
4A`U [r_>D  
template < typename Func > 1%$t;R  
struct func_return CJjT-(a  
  { IG.!M@_  
template < typename T > H Y~[/H+:  
  struct result_1 4|&_i)S-Y  
  { B/*\Ih9y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;V?3Hwl  
} ; ?[]jJ  
uZM%F)  
template < typename T1, typename T2 > ?8qN8rk^+  
  struct result_2 `_()|;!y  
  { wRdN(`;v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D GL=\  
} ; y@@h)P#  
} ; +[ng99p  
2:RFPK  
\sAkKPI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }uwZS=pw  
?bH`  
template < typename Func, typename aPicker > -mP2}BNM  
class binder_1 jR9;<qT/  
  { :-_"[:t 5Z  
Func fn; K]1| #`n  
aPicker pk; $O&N  
public : AC\y|X8-  
8=@f lK  
template < typename T > v^J']p  
  struct result_1 Kum" }ux  
  { <*I*#WI&B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~W-l|-eogz  
} ; bXvriQ.UH  
%ikPz~(  
template < typename T1, typename T2 > ;?q-]J?  
  struct result_2 1LaJ hrp?  
  { R|k:8v{V=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KRX\<@  
} ; .F'Cb)Z  
ly69:TR7I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8>G5VhCm~o  
DJ0jtv6nQ-  
template < typename T > uJ=d!Kn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g\9&L/xDN  
  { gil:SUW1r  
  return fn(pk(t)); ^?_MIS`4N  
} OLWn0  
template < typename T1, typename T2 > {H>Tv,v|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mN l[D  
  { 2kOaKH[(q  
  return fn(pk(t1, t2)); A8QUfg@uK~  
} ~c5 5LlO>  
} ; P8#_E{f  
{3SK|J`  
r oPC ^Q  
一目了然不是么? >Hmho'  
最后实现bind t\]kVo)  
Zx`/88!x[  
4`'Rm/)  
template < typename Func, typename aPicker > tKeozV[V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iaQfxQP1w%  
  { R5mb4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (#x&Y#5  
} ,<C~DSAyZ  
(uX"n`Dk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l: kW|  
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。 T24$lhM  
4uh~@Lv  
十一. phoenix 8Ht=B,7T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UV</Nx)3  
PN= 5ICT  
for_each(v.begin(), v.end(), 0C3Y =F  
( xIV#}z0  
do_ oLtzPC  
[ _,v>P2)  
  cout << _1 <<   " , " \ [M4[Qlq  
] Gm> =s  
.while_( -- _1), .g7\+aiTUd  
cout << var( " \n " ) t8;nP[`  
) a2]>R<M  
); !HtW~8|:  
/!.]Y8yEH  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KU Mk:5 c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i7rk%q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >]A#_p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >I0 a$w  
jwuSne  
4H@7t,>  
template < typename Cond, typename Actor > W6r3v)~  
class do_while |9BX  ~`{  
  { &OkPO|  
Cond cd; \4 +HNy3  
Actor act; [\%a7ji#  
public : Zlt,Us`  
template < typename T > /n:Q>8^n'W  
  struct result_1 J l{My^I5  
  { l>hvWK[ ?I  
  typedef int result_type; _KBa`lhE  
} ; " YOl6n  
] r%fAm j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kw7E<aF!  
epG =)gd=8  
template < typename T > Z.rhM[*+0C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c+O:n:L  
  { [r9HYju =  
  do S)'&+HamI  
    { Uc ; S@  
  act(t); *o!#5c  
  } 7j(gW  
  while (cd(t)); ux 17q>G  
  return   0 ; '$ z@40u  
} Z Y5Pf 1  
} ; CHjm7  
"`4M4`'  
-D1 A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o{l]n*  
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。 |TF6&$>d  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?iamo.0zN  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Qw"%Xk  
下面就是产生这个functor的类: \J;]g\&I"  
_?K,Jc8j.  
HV]u9nrt#  
template < typename Actor > ; 0M"T[c  
class do_while_actor N| P?!G-=  
  { RX^Xtc"  
Actor act; :2XX~|  
public : ^i8(/iwdJE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W A*1_  
t\v~ A0  
template < typename Cond > FJ{&R Ld  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -[h|*G.J  
} ; ~\<L74BB  
()n2 KT  
'TA !JB+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >McEuoZx9  
最后,是那个do_ vWL| vR  
YTr+"\CkA  
0h{&k7T<7  
class do_while_invoker L!`PM.:9  
  { a6;5mx  
public : e5'U[ bQm  
template < typename Actor > gr# |ZK.`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Fr(;C>  
  { ~]n=TEJ>  
  return do_while_actor < Actor > (act); _?eT[!oO8  
} #)iPvV'  
} do_; oR3t vw.  
Pa$"c?QUy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #3A|Z=,5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6fC Hd10!  
最后来说说怎么处理break和continue %c8@  
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。 3~Ap1_9  
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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