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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +d736lLe%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fm\IQqIK%  
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, qzqv-{.h  
OsR4oT  
f+huhJS5e  
qyuU  
  class filler `=Hh5;ep  
  { y85/qg) H^  
public : #SRGVa`x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZOG6  
} ; ]f q.r  
j{9sn,<:  
x AD: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: nV%1/e"5  
Ro?a DrQ  
b#^UP  
; ,]T|> M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l7P~_X_)"  
fNx3\<~V=  
X] &Q^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m>'sM1s  
fgP_NYfOj  
tq^H)  
T?c:z?j_9  
二. 战前分析 >_]j{}~\k  
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。 vd9><W  
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 /nRi19a%xU  
eUA6X ,I  
:d-+Z%Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ND7 gxt-B  
  /* --------------------------------------------- */ A|8(3PiP  
vector < int *> vp( 10 ); ^l6q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?y7x#_Exc  
/* --------------------------------------------- */ `2?9eXC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :'!,L0I|t  
/* --------------------------------------------- */ PK5xnT:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n8[ sl]L  
  /* --------------------------------------------- */ ;K0kQ<y-Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CC>]Gc7  
/* --------------------------------------------- */ 5TVDt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C-$S]6  
1 {dhGX  
n=n!Hn  
EOjo>w>  
看了之后,我们可以思考一些问题: k9.2*+vvg  
1._1, _2是什么? |jniI(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [|\~-6"7N|  
2._1 = 1是在做什么? 8|`4D 'Ln  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hd.^ZD7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v3Y/D1jd"  
*.AokY)_a  
4QZ -7_  
三. 动工 B8:_yAv o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mh!;W=|/"  
<IGQBu#ZH  
7%9Sz5z  
{SW}S_  
template < typename T > Ym5q#f)|  
class assignment 3ADT Yt".  
  { ` IiAtS  
T value; _YY:}'+  
public : *?K3jy{  
assignment( const T & v) : value(v) {} hp!UW  
template < typename T2 > `ej  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2;NIUMAMM  
} ; v"Fa_+TVx  
GmB7@-[QA%  
b,8W |  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Pm6/sO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lN)U8  
cejSGsW6q  
C XZm/^  
n0kBLn  
  class holder -82Rz   
  { zo&'2I  
public : _H|x6X1-  
template < typename T > &)OX*y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H3}{]&a  
  { 0x'>}5`5  
  return assignment < T > (t); ?ZDXT2b~~  
} pm,&kE  
} ; ,L^eD>|j5  
b;O]@kBB  
|r!G(an1x4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *?7Ie;)  
DF/p{s1Y3  
  static holder _1; l. ?R7f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MVK='  
NA>h$N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dy;Ue5  
而不用手动写一个函数对象。 C".&m  
ZJ@M}-4O1  
0Np }O=>  
9`+c<j4/B  
四. 问题分析 Uwr inkoeE  
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。 I|,^a|\  
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。 2GA6@-u\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V=BF"S;-'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~S15tZ $  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .HF+JHIUu  
f*7/O |Gp  
五. 问题1:一致性 F_U3+J>  
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?| f2B?Zn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G*ZHLLO4S\  
J{Ei+@^/9  
struct holder :bFmw dX  
  { abUvU26t  
  // )V%xbDdS  
  template < typename T > (Sr&Y1D  
T &   operator ()( const T & r) const +.&#whEw(i  
  { 8E"Ik ~  
  return (T & )r; UMuqdLaT9  
} Gvw4ot/  
} ; ~mx me6"v  
7OG=LF*V-  
这样的话assignment也必须相应改动: aR ao\Wp|  
p#) u2^  
template < typename Left, typename Right > V|ax(tHv  
class assignment 2cr~/,YY  
  { ^[Cpu_]D  
Left l; R_:47.qq  
Right r; a33}CVG-e3  
public : <Vm+Lt9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kXA o+l  
template < typename T2 > aErms-~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4<)%Esyb  
} ; b"t95qlL  
iXK.QktHw  
同时,holder的operator=也需要改动: ao#{N=mn  
3:7J@>  
template < typename T > -z./6dQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :TqvL'9o  
  { j{SRE1tqh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {$)zC*l  
} r5> FU>7'  
oE[wOq +  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j<>E Fd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #ok1qT9_  
A&rk5y;  
return l(rhs) = r; O7 %<(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &duWV6Acw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XYhN;U}Z  
at]=SA  
template < typename Tp > >{p&_u.r-  
class constant_t P7O$*  
  { O%;H#3kn&s  
  const Tp t; -"[o|aa^  
public : |} ;&xI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X:bv ?o>Y  
template < typename T > ~q4KQ&.!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %bgjJ`  
  { "i_I<?aGB  
  return t; ~+}w>jIm{|  
} S#6{4x4  
} ; Fxdu)F,~u  
z %{Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e`zx#v  
下面就可以修改holder的operator=了 oa$-o/DhB  
{m~.'DU  
template < typename T > \7rFfN3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c[J(H,mt/  
  { A}pmr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zgRZgVj  
} =B<>H$  
r:lv[/ D  
同时也要修改assignment的operator() iz!E1(z(  
~=91Kxf  
template < typename T2 > A&X(\c M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g*?)o!_*  
现在代码看起来就很一致了。 S7]\tw_L)  
EITA[Ba B`  
六. 问题2:链式操作 L)W1bW}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b9Jah  
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。 (|+Sbq(o  
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。 huFT_z_;;  
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。 @TF^6)4f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Uyf<:8U\  
L[o;@+32  
template < typename T > m}&cXY  
struct result_1 yW5/Y02  
  { f.8Jp<S2K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mW~t/$Y$  
} ; Xmr|k:z  
G<n(\85X  
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: A2>rS   
4j^-n_T  
template < typename T > 4.il4Qqy}i  
struct   ref X^;[X~g  
  { %;ZWYj`]n  
typedef T & reference; w/_n$hX  
} ; FN jT?*  
template < typename T > Bu|U z0Y  
struct   ref < T &> eD5:0;X2  
  { ,p2BB"^_i  
typedef T & reference; #yz5CWu  
} ; W <.h@Rz+  
bW03m_<M<1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZS&>%G  
ETU.v*HT]  
template < typename T > {p3VHd#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /]7FX"  
  { CR8a)X4j#  
  return l(t) = r(t); Z3jh-{0  
} }*eiG  
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。 vxuxfi8x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !R p  
W=b<"z]RE  
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 [O~' \ Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s}"5uDfn1F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T}')QC&wQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /I Ql  
最后的布局是: /8m2oL\<  
                Add /tIR}qK  
              /   \ nADt8  
            Divide   5 ~q0g7?}&  
            /   \ '2)c;/-E  
          _1     3 DXX(qk)6  
似乎一切都解决了?不。 xW|^2k  
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。 9 {&APxm  
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。 Arvxl(R\4  
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: 5W hR |  
rb8c^u#r  
template < typename Right > ]MI> "hn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &?+vHE}  
Right & rt) const ifA=qn0=}  
  { cfZG3 "  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KKMzhvf]#  
} epz'GN]V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 85;hs  
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。 Q I!c=:u  
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。 nT7{`aaQl  
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。 [HEqMBX=;  
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。 VjZ_L_U}  
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? /rMxl(wD'  
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: |GmV1hN  
#bRr|`  
template < class Action > z9> yg_Q  
class picker : public Action 9{OH%bF  
  { Eu%19s; u  
public : oL?[9aww  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t:A,pT3  
  // all the operator overloaded 00DWXGt20o  
} ; $#Mew:J  
"v.]s;g  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P<+y%g(({  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: m3|KIUP  
%y@iA91K  
template < typename Right > -I, _{3.S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 44s K2  
  {  ]J= S\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C):RE<X  
} B_f0-nKP  
m>po+7"b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9ICC2%j|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 fX.V+.rj  
]>utLi5dX  
template < typename T >   struct picker_maker ZqI.n4:9  
  { x.>E7 +  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >{DHW1kF?  
} ; fVR:m`'Iq_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  eiLtZQ  
  { WA);Z=  
typedef picker < T > result; hl4@Y#n  
} ; OL+!,Y  
6~g:"}  
下面总的结构就有了: 7ko7)"N  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *%0f^~!G<p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 A<6V$e$:2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H>AzxhX[n  
至此链式操作完美实现。 kvU0$1  
?$O5w*  
)G(6=l*  
七. 问题3 Lh=~3  
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。  ]Ll <  
=k4yWC5-  
template < typename T1, typename T2 > C,C=W]G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DdI7%?hK  
  { !'14mN#A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V/5hEoDt  
} h]Zc&&+8{  
$s2-O!P?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Z$R2Z$f  
D3^[OHi~a  
template < typename T1, typename T2 > h;vD"!gP  
struct result_2 ? Azpb}#  
  { vcB +h;x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &`rV{%N"  
} ; nsyg>=j  
v{rc5 ]\R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "?j|;p@!>  
这个差事就留给了holder自己。 >Kl78w:  
    V07x+ovq  
<_*8a(j3  
template < int Order > ;WIL?[;w  
class holder; @4:cn  
template <> lwH&4K  
class holder < 1 > D#%J||  
  { QN(f8t(  
public : &%pB; dk  
template < typename T > XEqg%f  
  struct result_1 S(A0),  
  { d9/E^)TT  
  typedef T & result; A>L(#lz#ek  
} ; Fqzk/m  
template < typename T1, typename T2 > JxQwxey{  
  struct result_2 oB[3? e  
  { <$.KCLP  
  typedef T1 & result; 4Uz:zB  
} ; \h^bOxh  
template < typename T > hMJ \a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )!dELS \ix  
  { FH8?W| G  
  return (T & )r; _lQ+J=J$.R  
} gB 3&AQ  
template < typename T1, typename T2 > 98C~%+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [Hdk=p  
  { K. G#[  
  return (T1 & )r1; Y=G *[G#  
} 4qda!%  
} ; 4x'^?0H@  
1elx~5v1.=  
template <> y_"GMw  
class holder < 2 > )EO/P+&  
  { EpGe'S  
public : [[D}vL8d  
template < typename T > P's<M  
  struct result_1 )ymF: ]QC  
  { *DkA$Eu3u  
  typedef T & result; }jU{RR%6B  
} ; &3{:h  
template < typename T1, typename T2 > :kZ2N67  
  struct result_2 p!'wOThO`  
  { 5*buRYck0  
  typedef T2 & result; oW]&]*>J  
} ; =Ak>2  
template < typename T > v85&s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :&)RK~1m_  
  { B^Ql[m&5+  
  return (T & )r; ~s^&*KaA  
}  1 ,PFz  
template < typename T1, typename T2 > f Jv 0 B*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %8o(x 0  
  { QBto$!})  
  return (T2 & )r2; 3|:uIoR{  
} H@IX$+;z  
} ; n2#uH  
~73"AWlp  
#`"'  
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> >。 *ep!gT*4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^e>v{AE%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4v2(YJ%u  
(kp}mSw  
return l(i, j) = r(i, j); >\DXA)nc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qUtVqS  
XQ(`8Jl&^  
  return ( int & )i; rvE!Q=y~  
  return ( int & )j; qC\$>QU}  
最后执行i = j; SO p%{b  
可见,参数被正确的选择了。 e^'?:j  
M`?/QU~  
mA^>Y_:  
iI&SI#; _  
=As'vt 0  
八. 中期总结 *C\4%l   
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: <2cq 0*$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l}Xmm^@)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [JAd1%$3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h]EXD   
N[pk@M\vX  
F$ h/k^  
McsqMI6  
* n!0  
^|sxbP  
九. 简化 q=nMZVVlF(  
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。 7DYD+N+T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h y[_  
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: DBmcvC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *R~oA`  
  +-*/&|^等 *fd` .}  
2. 返回引用。 E"G. _<3J8  
  =,各种复合赋值等 -nk%He  
3. 返回固定类型。 tb=L+WAIw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D[-Ct  
4. 原样返回。 +H<%)Lk J  
  operator, 8=nm`7(]  
5. 返回解引用的类型。 }p- %~ Y  
  operator*(单目) 5Rec}H  
6. 返回地址。 RmNF]"3%  
  operator&(单目) vY;Lc   
7. 下表访问返回类型。 JR<R8+@g_  
  operator[] PPq*_Cf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cn`% *w  
  operator<<和operator>> 4x C0Aw  
*E. 2R{  
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。 e@,L~ \  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fk9(FOFg  
/Cg/Rwl  
template < typename Left > HdnSs0 /  
struct value_return Ow^%n(Ezh  
  { S i>TG  
template < typename T > U73`HDJ  
  struct result_1 73<iK]*c  
  { qJ!oH&/cD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e5XikL u  
} ; [&`>&u@MK  
=:0(&NCRq  
template < typename T1, typename T2 > X1'Ze,34  
  struct result_2 ud#8`/!mq  
  { &1u ?W%(Px  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :<(<tz7dj  
} ; *xjIl<`pK  
} ; R;.WOies4  
-"nYCF  
G7=8*@q>:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a #0{tZd  
h n ]6he  
下面我们来剥离functor中的operator() =lmh^**4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P<(mH=K  
QA9vH'  
return l(t) op r(t) z"vgwOP su  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >5gzo6j/  
return op l(t) bG&qgbN>  
return op l(t1, t2) H5%I?ZXw4  
return l(t) op nagto^5X  
return l(t1, t2) op _k@l-Bj  
return l(t)[r(t)] )/pPY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5(|ud)v  
HWU{521  
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: |V7a26h  
单目: return f(l(t), r(t)); A3$b_i@P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #3$|PM7,_  
双目: return f(l(t)); 0`thND)?O  
return f(l(t1, t2)); _ o(h]G1].  
下面就是f的实现,以operator/为例 lyeoSd1AN  
;7A,'y4f  
struct meta_divide  "O 'I  
  { ;C<A }  
template < typename T1, typename T2 > n)H0;25L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )K6{_~Kc\  
  { '[E_7$d  
  return t1 / t2; xr2:bu  
} }<S2W\,G  
} ; #lC{R^SL  
-XyuA:pxx  
这个工作可以让宏来做: H}~^,B2;  
OE"Bb   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *Wau7  
template < typename T1, typename T2 > \  M:$nL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]>,|v,i =  
以后可以直接用 KAzRFX),  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0Q9OQqg m  
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 Uwk|M?94  
(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。。。) LN^8U  
zK92:+^C   
BkeP?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 F"C Yrt  
B;Z^.3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u"T^DrRlQ  
class unary_op : public Rettype HXQ rtJ  
  { lTP02|eK  
    Left l; ]*h}sn=  
public : ATHz~a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 463dLEd  
}{y$$X<:  
template < typename T > BSf"'0I&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u\wd<<I']  
      { qh 3f  
      return FuncType::execute(l(t)); xL"% 2nf  
    } jFv<]D%A[  
Uy:.m  
    template < typename T1, typename T2 > g1|c?#fwo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UXJl;M b  
      { ~-%A@Lt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QAwj]_  
    } k N+(  
} ; : eFc.>KoD  
3\G=J  
%R>S"  
同样还可以申明一个binary_op ' ^^K#f8  
U*TN/6Qy.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~4<3`l=A  
class binary_op : public Rettype sCl,]g0{  
  { IycxRig  
    Left l; U'G`Q0n  
Right r; POXn6R!mM1  
public : O :^[4$~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &/F[kAy  
qI^jwl|k  
template < typename T > -c@ 5qe>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ZO<8|bW  
      { vBx^zDe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =;=V4nKN  
    } E}=NZqOB!  
O;BPd:<  
    template < typename T1, typename T2 > Gf\_WNrSE+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nW_  
      { ~2431<YV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PEIr-qs%D  
    } dDbC0} x/  
} ; eb\`)MI/  
uek3Y[n  
G |^X:+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |GQ$UB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |lwN!KVQ,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JrTBe73.]j  
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。 6DW|O<k^j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R <\Yg3m8  
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。。。 9m4rNvb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s= fKAxH  
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) SGd.z6"H  
下面是修改过的unary_op pe})A  
Q{hOn]"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n0pe7/Ai  
class unary_op VBJ]d|  
  { , ~X;M"U  
Left l; qu+2..3  
  vP?S0>gh  
public : YO0x68  
Ue:T3jp 3%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J9.p8A^^2  
E(_I3mftm  
template < typename T > nk 9 K\I  
  struct result_1 reJ?38(  
  { 0 _}89:-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x{V>(d'p  
} ; |7x^@i9w  
[frD L)  
template < typename T1, typename T2 > R}9jgB  
  struct result_2 86F+N_>Z  
  { jgw'MpQm{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]?$y}  
} ; N-YZ0/c  
2{Iz  
template < typename T1, typename T2 > g GT,PP(k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'a?.X _t  
  { $ow`)?sh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F)kLlsp  
} NOp=/  
6G$tYfX  
template < typename T > 1>x@1Mo+K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vzvw/17J  
  { g*r;( H>e  
  return OpClass::execute(lt(t)); B^~Bv!tHWr  
} hg'!  
'OW"*b  
} ; 3|r!*+.  
p Y>-N  
G0Tc}_o<Y  
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 :vyf-K 74M  
好啦,现在才真正完美了。 S_VncTIO  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z*)Y:tk)b  
W<]Oo]  
template < typename Right > T8TsKjqOZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lj-&TO}OZ  
  { aq/Y}s?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @<yc .>  
} :wmf{c  
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。 Y6? mY!  
SSbK[aR  
:42;c:85  
Mqf}Aiqk;  
SH$cn,3F8  
十. bind `oRs-,d|<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8yz((?LrDh  
先来分析一下一段例子 &|"I0|tJ  
'!h0![OH  
C{i;spc!bi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NV(4wlh)y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eEGcio}_I9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,W8Iabi^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m&~Dj#%(w  
我们来写个简单的。 2$W,R/CLh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8Pr7aT:,  
对于函数对象类的版本: #L= eK8^e  
b<V./rWIB  
template < typename Func > jP.b oj_u*  
struct functor_trait 9`n) "r  
  { S@zkoj@  
typedef typename Func::result_type result_type; {2gd4[:  
} ; -Dq:Y,%q  
对于无参数函数的版本: q;0&idYC  
9f%y)[ \  
template < typename Ret > O0(Q0Ko  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7O9hn2?e  
  { ^zPEAXm  
typedef Ret result_type; (yAvDyJOn  
} ; o"}&qA;  
对于单参数函数的版本: n.XhK_6n]M  
4J 51i*`  
template < typename Ret, typename V1 > dtnet_j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CC(*zrOd-  
  { S{(p<%)[  
typedef Ret result_type; q(tG bhQ  
} ; aGk%I  
对于双参数函数的版本: A r7mH4M  
,\9mAt1O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e=jT]i*cU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eQax ZMU  
  { LSu^#B  
typedef Ret result_type; >"<k8wn  
} ; 46P6Bwobh  
等等。。。 o),6o'w(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1mVVPt^6  
XZdr`$zf  
template < typename Func > u6Qf*_-K  
struct func_return ?7nr\g"g(  
  { b801O F  
template < typename T > LUDJPIk  
  struct result_1 |~b R.IA  
  { DMcxa.Sd!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'uf\.F  
} ; q&Tn>B  
H~dHVQtJZ  
template < typename T1, typename T2 > !MJe+.  
  struct result_2 ,Lun-aMd  
  { L}jF#*Q%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N>pmhskN?  
} ; 1^f.5@tV  
} ; uQu/(5  
G>w?9:V}  
~'NpM#A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^2C /!Y<  
$S=~YzO  
template < typename Func, typename aPicker > yB4H3Q )  
class binder_1 *fH_lG%  
  { pba8=Z  
Func fn; 7.e7Fi{  
aPicker pk; <ql w+RVt  
public : m&`(p f4A  
4OOn,09  
template < typename T > <{cNgKd9  
  struct result_1 bH\C5zt6(  
  { mYh5#E41J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %`?;V;{=  
} ; ?)' 2l6  
"rx^M*"  
template < typename T1, typename T2 > FJf~vAQ  
  struct result_2 46K&$6eN  
  { sP?$G8-^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W[>iJJwz  
} ; )v52y8G-p  
4j@i%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )jlP cO-  
x9)aBB  
template < typename T > .;HIEj zq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Ws;|Yg  
  { :/v,r=Y9p  
  return fn(pk(t)); 9:%n=URd  
} `D)Lzm R  
template < typename T1, typename T2 > ,]Ro',A&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )>y k-  
  { e`Co,>W/  
  return fn(pk(t1, t2)); ?jri!]ux#  
} *!g 24  
} ; ;Rhb@]X  
dCZ\ S91q  
#`La|a.-  
一目了然不是么? os1?6 z~  
最后实现bind zUs~V`0  
`k(u:yGK  
}qiF^D}  
template < typename Func, typename aPicker > \9]I#Ih}M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X%GD0h]X#  
  { s !#HZK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zb5N,!%r  
} Xb]=:x(  
I(]BMMj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T~%H%O(F  
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。 sn-)(XU!  
$T?*0"Mj[  
十一. phoenix g/8.W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )RwBg8  
?0rOcaTY  
for_each(v.begin(), v.end(), v<;: 0  
( hojHbmm4  
do_ |e*GzD  
[ OE'K5oIM  
  cout << _1 <<   " , " }xDB ~k  
] ~{kM5:-iw  
.while_( -- _1), 2yN%~C?$  
cout << var( " \n " ) 2wx!Lpr<i_  
) P</s)"@  
); _+ twq i  
60GFVF]'2  
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: {~"7vkc+  
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 {r={#mO;p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E@w[&#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yjEI/9_  
$ph0ag+  
[kbC'Eh*  
template < typename Cond, typename Actor > -IBO5;2_  
class do_while x*.Ye 5Jb  
  { Yd' H+r5b  
Cond cd; ajn-KG!A  
Actor act; }A{_L6qx  
public : of9q"h  
template < typename T >  ~~PgF"v  
  struct result_1 M@|w[ydQG  
  { U~aWG\h#X  
  typedef int result_type; )YuRjBcp,"  
} ; +}Xr1fr{jw  
(/"thv5vT{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Bvz62?  
Wk@ eV\H71  
template < typename T > q0&Wk"X%rr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <rNtY,  
  { 9Z&?R++?  
  do /ZHO>LNN|  
    { ||uZ bP@  
  act(t); h4f ~5- Y  
  } [ S5bj]D  
  while (cd(t)); hwiKOP  
  return   0 ; n`]l^qE  
} 81Z4>F:  
} ; ?>sQF4 V"  
Dk6?Nwy"  
(nLKQV 1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #c-b}.R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 MDk*j,5V  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +%P t_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Qh\YR\O  
下面就是产生这个functor的类: *|mz_cKu  
|U#DUqw  
'9qn*H`'  
template < typename Actor > /I`3dWL  
class do_while_actor 1t+%Gv^sK  
  { 7Yuk  
Actor act; @7-=zt+f  
public : uJgI<l'|e3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LZ{YmD&6]  
N/K=Ygv.  
template < typename Cond > zLP],wB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z | We9%  
} ; Gz ?2b#7v  
L[rpb.'FG  
@%c81rv?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j")FaIM  
最后,是那个do_  l^P#kQA  
c15r':.5  
"3SWO3-x  
class do_while_invoker AM'gnP>  
  { *8PN!^  
public : q/$ GE,"  
template < typename Actor > \^LWCp,C"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +semfZ)  
  { rj3YTu`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4.8nY\_WF  
} {7qA&c=  
} do_; >8|+%pK8<  
`fz,Lh*v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =`-|&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =+<d1W`>0  
最后来说说怎么处理break和continue u, eZ6  
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。 GMb(10T`  
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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