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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vDsF-u1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +~N!9eMc  
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, I7~|~<  
vB.l0!c\e_  
[@//#}5v  
zVw:7-  
  class filler Or7 mD  
  { &=X.*H%  
public : V43TO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SrFx_n  
} ; |d[5l^6  
Q=WySIF.  
lCR!:~  
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: nob0T5G  
M ,`w A  
zEj#arSE4  
5MR,UgT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qw<HY$3=  
/& r|ec5  
TN\|fzj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R:M,tL-l  
h$`#YNd'  
nBkh:5E5%  
O#)jr-vXdV  
二. 战前分析 Ke!'gohv  
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。 X3',vey  
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 A|L'ih/  
iPvuz7j=h  
(,B#t7ka  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ird|C[la  
  /* --------------------------------------------- */ {WQq}-(  
vector < int *> vp( 10 ); xR?V,uV'$&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xh F _]  
/* --------------------------------------------- */ D<>@ %"%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ab2Q \+,  
/* --------------------------------------------- */ I-kWS 4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5wv fF.v  
  /* --------------------------------------------- */ !X]8dyW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uH:YKH':/  
/* --------------------------------------------- */ V%*b@zv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :5b0np!  
~E)fpGJ  
9%tobo@J~n  
F'FP0t!S  
看了之后,我们可以思考一些问题: O6X"RsI}  
1._1, _2是什么? 2:SO_O4C  
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。 v+xB7w  
2._1 = 1是在做什么? 6~xBi(m`  
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。 Ls}7VKl'   
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。 qtMD CXZ^n  
PyBD  
.UQE{.?  
三. 动工 i{Ds&{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UE.4q Y_7  
, jU5|2  
$!B}$I;cd  
6;iJ*2f5V  
template < typename T > `XKVr  
class assignment x#*QfE/E(@  
  { 3I  $>uR  
T value; 9t$]X>}  
public : %%JMb=!%2  
assignment( const T & v) : value(v) {} AXPMnbUS  
template < typename T2 > ~Lz%.a;o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /?*]lH.  
} ; q%i-`S]}qL  
cBXWfv4  
Lja7   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %JyXbv3m,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /.1. MssQM  
yK%ebq]  
@7 <uMasfp  
f0>!qt  
  class holder k|xtr&1N.!  
  { F(,UA+$A  
public : 'xE _Cj  
template < typename T > )Xtn k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -7{ $ Vj  
  { Ub amB+QT  
  return assignment < T > (t); u0Nm.--;_3  
} 5Qh?>n>*  
} ; }`\/f  
bB}5U@G|  
`5~3G2T  
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: rsXq- Pq*  
6"f}O<M 5H  
  static holder _1; 5d\q-d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !?!C'-ps  
5ZY<JA3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ye}p~&  
而不用手动写一个函数对象。 >e,mg8u6$  
Zd:Taieh@  
0#*Lw }qi  
5jxQW ;  
四. 问题分析 ZJ*g)) k7  
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。 '#/G,%m<!i  
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。 tjT>VwqH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /Q{P3:k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;j8 )KC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m3<+yz$!r  
oXXC@[??}N  
五. 问题1:一致性 eKvV*[N a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cLVeT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :'iYxhM.V  
OTDg5:>  
struct holder ^Yj xeNY  
  { Bun> <Y @  
  // 5L,}e<S$  
  template < typename T > ~m^ #FJu  
T &   operator ()( const T & r) const `n5"0QRd  
  { .iX# A<E}  
  return (T & )r; *+)AqKP\Kv  
} XolZonJr  
} ; d;mx<i=/  
A][fLlpr  
这样的话assignment也必须相应改动: ?';OD3-  
Vv1|51B  
template < typename Left, typename Right > ?L&|Uw+  
class assignment $-}e; VZb  
  { ^z6_Uw[  
Left l; D,qu-k[jMI  
Right r; l 'DsZ9y@2  
public : I`KQ|h0%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _BdE< !r  
template < typename T2 > kHw_ S-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r$Co0!.  
} ; n_ lo`  
xj5;: g#!  
同时,holder的operator=也需要改动: YW u cvw&  
4lhw3,5  
template < typename T > @Z>ZiU,^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I$N8tn+E  
  { t58e(dgi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )9l^O  
} r}[7x]sP  
J:&[ 59  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 26T"XW'_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ] e. JNo  
^uv<6  
return l(rhs) = r; 2MZCw^s>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Vq;dJ%sY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^P151*=D  
nWQ;9_qBB  
template < typename Tp > !*6CWV0  
class constant_t `W/sP\3  
  { #Zrlp.M4  
  const Tp t; =] *.ZH#h  
public : r{l(O,|e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pvmC$n^zc  
template < typename T > oy<WsbnS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8JmFi  
  { rV08ad  
  return t; C4TE-OM8  
} s(X;Eha  
} ; P(F+f `T  
p+)YTzzc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3U_2!zF3_  
下面就可以修改holder的operator=了 V<k8N^  
C8z{XSo  
template < typename T > da)NK!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [1.+H yJ}  
  { @v}/zS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V5*OA??k<  
} \=_{na_  
B&D}F=U  
同时也要修改assignment的operator() 6k#Jpmmr  
`ZC<W]WYX/  
template < typename T2 > y!!2WHvE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L:@7tc.  
现在代码看起来就很一致了。 S)D nPjN{  
pb~pN  
六. 问题2:链式操作 +TXX$)3%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KtNY_&xd  
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。 O)vp~@ |  
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。 b0oMs=uBn  
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。 -[-wkC8a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B(M6@1m_  
..rOsg{  
template < typename T > 0jEL<TgC  
struct result_1 n=[/Z!  
  { Yk=PS[f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KEWTBBg  
} ; >,td(= :  
hdrm!aBd  
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: z[Xd%mhjO  
P#AW\d^"B  
template < typename T > TqnT S0fx  
struct   ref /~3r;M  
  { H)n9O/u  
typedef T & reference; R=jI?p  
} ; x&0vKo;  
template < typename T > 6'FdGS  
struct   ref < T &> qT+%;(  
  { MdW]MW{  
typedef T & reference; uC cYPvm  
} ; SJHr_bawd  
-,U3fts  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aTt 12Sc  
'*3h!lW1.  
template < typename T > o_~eg8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?nL.w  
  { /FRm2m83  
  return l(t) = r(t); T:; 2  
} k?,1x~  
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。 ^0 -:G6H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :5{wf Am  
DP|D\+YyYA  
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 xoN3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o,)?!{k}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]?(-[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .4E&/w+  
最后的布局是: 3U0`,c\ao*  
                Add [C'JH//q*t  
              /   \ yPal<c  
            Divide   5 3qf Ym}d  
            /   \ r[*Vqcz  
          _1     3 <_-hRbS  
似乎一切都解决了?不。 ~Yy>zUH^X  
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。 X"fb;sGT  
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。 xsD($_  
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: j-lfMEa$o  
%4gg@Z9  
template < typename Right > ;'cN<x)% |  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VcXq?f>\  
Right & rt) const ()6wvu}  
  { >7QvK3S4%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =Lf,?"S  
} XzEc2)0'v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eLfk\kk]Pc  
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。 XMxSQ B1  
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<PtAYFS  
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。  @fl-3q  
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。 ~ Q.7VDz  
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? xwq+j "  
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: Q|#W#LV,K  
q!|*oUW  
template < class Action > $}!p+$  
class picker : public Action FG.em  
  { Q$zO83  
public : |Uc_G13Y{D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (pv+c,  
  // all the operator overloaded 6G[4rD&  
} ; .K1FKC$C  
8@MV%MVy$  
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。 vH :LQ!2  
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: tp63@L|Q  
n(;|q&3  
template < typename Right > tFp Ygff<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \1^^\G>H5  
  { K<>oa[B9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XovRg,  
} YS/Yd[ e  
nU7>uU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v>Q #B  
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。 \1D<!k\S  
~a ]+#D  
template < typename T >   struct picker_maker x|pg"v&[  
  { _({hc+9p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {xXsBh Y  
} ; >n'o*gZM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1H6<[iHW  
  { "@iK' c^  
typedef picker < T > result; l`#4KCL(  
} ; pKpUXfQu  
r]:(Vk]|F  
下面总的结构就有了: {zQ8)$CQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ChGYTn`X   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |}=acc/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _Xk.p_uh  
至此链式操作完美实现。 -?V-*jI  
bk;?9%TW  
H[,i{dD  
七. 问题3 +BETF;0D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 TQpfQ  
' aq!^!z  
template < typename T1, typename T2 > ,!#*GZ.ix  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C~2F9Pg  
  { haK3?A,"_A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n<O}hM ZT  
} 2bw_IT  
}$SavB#SBP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k_ & :24Lj  
mr*JJF0Z  
template < typename T1, typename T2 > gQ Fjr_IS#  
struct result_2 7%Gwc?[x  
  { Xg|B \ \  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J:CXW%\ <q  
} ; K1 EynU I  
+6HVhoxU#  
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? [>8}J "  
这个差事就留给了holder自己。 k/#&qC>]  
    #`CA8!j!!  
Z}mLLf E  
template < int Order > 7puFz4+f  
class holder; ObVGV  
template <> CZud& <  
class holder < 1 > 6Ypc`  
  { Ql/cN%^j$  
public : 3!XjtVhK?I  
template < typename T > #@YPic"n7`  
  struct result_1 )h"<\%LU  
  { ($au:'kU  
  typedef T & result; x$5) ^ud?  
} ; Rdvk ml@@  
template < typename T1, typename T2 > DFZkh^PFd  
  struct result_2 T!+5[  
  { QM5R`i{r  
  typedef T1 & result; } ()5"QB  
} ; Ktb\ bw  
template < typename T > t<#mP@Mz=N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^Cu\VV  
  { ?pr9f5  
  return (T & )r; zi|+HM  
} 60P#,o@G  
template < typename T1, typename T2 > `q}I"iS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zMbN;tu  
  { @L<*9sLWh  
  return (T1 & )r1; }\tdcTMgS  
} v- T$:cL  
} ; [ey:e6,T9  
|'P]GK  
template <> `Nz/O h7  
class holder < 2 > 4r>6G/b8*  
  { 8ja$g,  
public : @mOH"acGn?  
template < typename T > k;K)xb[w|  
  struct result_1 i6dHrx]:,  
  { "+kL )]  
  typedef T & result; fkuLj%R  
} ; z:8eEq3w  
template < typename T1, typename T2 > c`J.Tm[_u  
  struct result_2 <sWprR  
  { h1B? 8pD  
  typedef T2 & result; qaiNz S@q  
} ; E27vR 7  
template < typename T > |L%Z,:yO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aoMqSwF=  
  { /Y9>8XSc  
  return (T & )r; S^-DK~Xt4  
} 0Vlk;fIh  
template < typename T1, typename T2 >  aC$B2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aZ2!i  
  { RN$1bxY  
  return (T2 & )r2; /1"(cQ%?  
} x'+T/zw  
} ; |jI#"LbF  
xf<at->  
mw_~*Nc'9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 tjIl-IQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a|%J=k>>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9>l*lCA  
`IP/d  
return l(i, j) = r(i, j); +ln9c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +]*zlE\N`  
ozmrw\_}[  
  return ( int & )i; 13=A  
  return ( int & )j; [$qyF|/K`n  
最后执行i = j; )2Wi `ZT  
可见,参数被正确的选择了。 7|{}\w(I  
1n=lqn/  
&~8oQC-eF  
( }{G`N>.{  
uD\?(LM  
八. 中期总结 8J:}%DaxL  
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: sF|5XjQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x.7]/)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;XF:\<+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cJ{ Nh;"  
sx7eC  
&ib5* 4!  
't1 ax^-g  
W#^2#sjO  
6g 5#TpCh  
九. 简化 ^A!Qc=#z}  
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。 4]yOF_8h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _"E%xM*r  
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: E)TN,@%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6VS4y-N  
  +-*/&|^等 wP6 Fl L  
2. 返回引用。 D&od?3}E  
  =,各种复合赋值等 "U e. @>  
3. 返回固定类型。 Mmxlp .l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5*+!+V^?X  
4. 原样返回。 (zgW%{V@  
  operator, W}m)cn3@  
5. 返回解引用的类型。 iL7DRQ1  
  operator*(单目) R9'b-5q  
6. 返回地址。 Jy)KqdkX+  
  operator&(单目) D ~stM  
7. 下表访问返回类型。 ".W8)  
  operator[] rX4j*u2u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tQ8.f  
  operator<<和operator>> 695V3R 7  
]"t@-PFX<  
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。 x}_]A$nV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ir {OheJ  
=T -&j60  
template < typename Left > |uX,5Q#6  
struct value_return !j:9`XD|  
  { ,I7E[LU  
template < typename T > M^O2\G#B  
  struct result_1 *C5R}9O5  
  { ;1:Js0=;H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <D:.(AUeO  
} ; q|j2MV5#g  
(a[y1{DLy  
template < typename T1, typename T2 > G f,`  
  struct result_2 IEXt:  
  { '9S8}q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ! ='rc-E  
} ; 'JCZ]pZ  
} ; VXYK?Qc'  
S& S Q  
OHeT,@(mh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8"U. Hnu  
Fgp]l2*  
下面我们来剥离functor中的operator() mp=z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !D@ZYK;  
i&5XF  
return l(t) op r(t) H=g`hF]`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) spdvZU=}  
return op l(t) pnjXf.g"O  
return op l(t1, t2) C1 jHz  
return l(t) op qHuZcht  
return l(t1, t2) op v-#Q7T  
return l(t)[r(t)] #pb92kA'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e4!:c^?  
X'd9[).  
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: $ {O#  
单目: return f(l(t), r(t)); Km(n7Ah"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j7jCm:  
双目: return f(l(t)); ;%<,IdhN  
return f(l(t1, t2)); 6kNrYom  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?)kGA$m#  
i(AT8Bo2  
struct meta_divide _JHd9)[  
  { VtnRgdJ  
template < typename T1, typename T2 > `+o 2DA)#(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )Qe~ 8u@?  
  { ;nodjbr,j  
  return t1 / t2; tKuVQH~D  
} yKa{08X:  
} ; 4Uphfzv3D  
o=50>$5jlS  
这个工作可以让宏来做: 7s/u(~d)  
.@(6Y<dN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q=%RDG+  
template < typename T1, typename T2 > \ 9;r)#3Q[^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hEBY8=gK  
以后可以直接用 ]^lw*724'>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }% `.h"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #~7ip\Uf[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Bwa'`+bC  
KVn []@#  
2 lj'"nm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 MRb-H1+Xf  
OR%'K2C6S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U%<koD[,  
class unary_op : public Rettype d/[; `ZD+  
  { BQ=PW|[  
    Left l; g;2?F[8Th  
public : -o!$tI&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |N%fMPKa  
In18_ bc  
template < typename T > U.DDaT1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M%ICdIc'  
      { AS =?@2 q  
      return FuncType::execute(l(t)); ^>jwh  
    } &3bx `C  
jN[`L%Qm   
    template < typename T1, typename T2 > <eQj`HL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {so `/EWa  
      { [H6hyG~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a0D%k:k5  
    } , Wk?I%>  
} ; ~:Ll&29i  
SKkUU^\#R`  
nEJY5Bz$  
同样还可以申明一个binary_op n 2)@S0{  
qU#1i:(F*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f@Zszt  
class binary_op : public Rettype Q36qIq_0e  
  { V:VO[e<e  
    Left l; ~GL] wF2#  
Right r; G LIi6  
public : ] Hztb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KY51rw.  
[n \2  
template < typename T > ]Q>.HH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n)^i/ nXb'  
      { [8T^@YN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :9QZPsL  
    } 2zs73:z  
1Cgso`  
    template < typename T1, typename T2 > v^d]~ !h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Urr@a/7  
      { ]sE?ezu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C~o7X^[R\  
    } j)<IRD^  
} ; >zXsNeGQR  
6]W=nAD  
BYVY)<v/  
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 q,93nhs "  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *X+79vG:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }a/x._[s  
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。 J&.{7YF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L.S;J[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。。。 " @v <Bk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p<,*3huj  
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) M$/|)U'W  
下面是修改过的unary_op ^j31S*f&:  
+^=8ge}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L"o>wYx  
class unary_op kXi6lh  
  { B?'#4J  
Left l; =;2%a(  
  {L/tst#C  
public : Y@N,qHtz  
SqEgn}m$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "1 L$|  
G(p`1~xm  
template < typename T > Wu[&Wv~  
  struct result_1 { g/0x,-Z  
  { h*w%jdQ6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &#!4XOyB  
} ; }:us:%  
@?yX!_YC  
template < typename T1, typename T2 > ]yK7PH-{L  
  struct result_2 18+)`M-5o  
  { eZIhEOF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AiEd!u.  
} ; NQ(1   
GP?M!C,/}k  
template < typename T1, typename T2 > DU5c=rxW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [AYOYENp-  
  { k1{K*O$e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [lWQ'DZ  
} lDYyqG4  
VF?<{F  
template < typename T > [RLN;(0n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =5/9%P8j9  
  { 8<8:+M}  
  return OpClass::execute(lt(t)); pTPi@SBaP{  
} lI*o@wQg  
!F A]  
} ; x:),P-~w  
m[~V/N3  
Xejo_SV&?  
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 jL%x7?*U0  
好啦,现在才真正完美了。 8Kg n"M3  
现在在picker里面就可以这么添加了: j|U#)v/  
8ZM&(Lz7u  
template < typename Right > *K|W /'_&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pA9+Cr!0Q  
  { eg(6^:z?f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eJxw) zd7  
} qf!p 9@4F[  
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。 YH vLGc%  
^p[rc@+  
?OcJ )5C4  
UTH*bL5/J2  
i V'k}rXC  
十. bind N/ %WsQp  
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。 %?}33yV  
先来分析一下一段例子 mZSD(  
L ^q""[  
w80oXXs[#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,l !Ta "  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [fAV5U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GFeQ%l`7F  
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。 Qw-~>d  
我们来写个简单的。 QEz? w}b*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YB(Q\hT~\;  
对于函数对象类的版本: p1Jh0o8  
b\yXbyjZ3.  
template < typename Func > 06O2:5zF  
struct functor_trait JMrEFk  
  { \NgYTZ  
typedef typename Func::result_type result_type; N5Q[nd  
} ; c3 jx+Q  
对于无参数函数的版本: ,\_1w  
,K9*%rW)  
template < typename Ret > 8K:y\1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lAb*fafQy  
  { 2oVSn"  
typedef Ret result_type; O(fM?4w  
} ; 7gf05Z'=  
对于单参数函数的版本: hQYL`Dni  
D{GfL ib"U  
template < typename Ret, typename V1 > \MyLc/Gh5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 11o.c;  
  { vdAr|4^qB  
typedef Ret result_type; #|L8tuWW  
} ; +R3k-' >  
对于双参数函数的版本: 39:bzUIF  
PVe xa|aaX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @.$|w>>T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1eS&&J5  
  { IpYM;tYw&  
typedef Ret result_type; e?0l"  
} ; Q6PHpaj  
等等。。。 4!Fo$9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NjVYLn<.r  
FHj" nB  
template < typename Func > ]<ldWL  
struct func_return }AB, 8n`  
  { 4ezEW|S  
template < typename T > _ TiuY  
  struct result_1 wH>a~C:  
  { jyZ  (RB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aS{|uE]  
} ; l3Xfc2~ 2  
Sc\*W0m  
template < typename T1, typename T2 > @$ne{2J3  
  struct result_2 $ `ov4W  
  { zd2)M@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I(i}c~ R  
} ; aOlT;h  
} ; KaPAa:Q  
:flx6,7D  
@i 2E\}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CDsSrKhx  
Jl( &!?j  
template < typename Func, typename aPicker > LInz<bc<(  
class binder_1 YWe{juXSw  
  { &5\iM^  
Func fn; dG@%jD)  
aPicker pk; %RTBV9LIXr  
public : Lt u'W22  
?9!6%]2D  
template < typename T > ,)0H3t  
  struct result_1 Bo)3!wO8  
  { ni.cTOSx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nCUg ,;_=  
} ; v\c>b:AofD  
EAT"pxP  
template < typename T1, typename T2 > N-G1h?e4  
  struct result_2 fT;s-v[`k  
  { joFm]3$;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,f~J`3(&  
} ; qB5j;@ r  
gqZ'$7So  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y&6FybIz  
`95r0t0hh\  
template < typename T > NSxoF3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?^7t'`zk  
  { 2<i!{;u$qL  
  return fn(pk(t)); '=39+*6?  
} I@T8Iv=  
template < typename T1, typename T2 > Z_$%.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-^LKe  
  { Y1OCLnK~  
  return fn(pk(t1, t2)); (7vF/7BZ|_  
} o)h_H;  
} ; QX!-B  
m,VOx7%n  
= i$Fl{vH  
一目了然不是么? 1a?!@g )  
最后实现bind >=qf/K +#  
@Pm>sY}d<I  
O8+7g+J=!  
template < typename Func, typename aPicker > r /YMLQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (SWYOMo"  
  { x6BuF_.   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YJ^] u}  
} bn#"?6Z2  
Bn^0^J-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v| gw9  
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。 r A`V}>Xj  
g,Lq)'N;O  
十一. phoenix P2NQHX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^|/TC!v]M  
 ]3x?  
for_each(v.begin(), v.end(), 4QH3fTv   
( !02`t4Zc-  
do_ ~Y`ldL  
[ ,`|3KE9  
  cout << _1 <<   " , " ojafy}  
] A0/"&Ag]  
.while_( -- _1), &TnS4O  
cout << var( " \n " ) S*==aftl(  
) ];VA!++  
); !`k1:@NZ  
_Us#\+]_:  
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: Z 8S\@I  
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 ?h3Y)5xT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9{'N{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?~l6K(*2  
a+[RS]le  
HU1h8E$-  
template < typename Cond, typename Actor > Tre]"2l  
class do_while ;%B(_c  
  { bk[U/9Z\  
Cond cd; Pj[PIz  
Actor act; Cw iKi^m  
public : srPWE^&  
template < typename T > VEH&&@d  
  struct result_1 xmNB29#  
  { -Y1e8H ='  
  typedef int result_type; w;;BSJ]+[  
} ; c>,'Y)8   
@GPCwE1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o@r7 n>G  
Hn7_FOC  
template < typename T > s28`OKC}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XR8,Vt)=  
  { TcyNIx  
  do :iK(JE`   
    { J; 3{3  
  act(t); O%Scjm-^X  
  } y_'Ub{w  
  while (cd(t)); LSm$dK  
  return   0 ; J &o |QG  
} cW~}:;D4  
} ; e h&IPU S  
!SC`D])l  
bo,_&4?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7P%%p3  
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。 G|[=/>~B  
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。 .\\DKh%  
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。 _mzW'~9wN  
下面就是产生这个functor的类: O#n8=B4  
;PF`Wj  
jk"`Z<j~  
template < typename Actor > 45=bGf#  
class do_while_actor r  [9x  
  { dl.N.P7}4  
Actor act; dah[:rP,n{  
public : mH54ja2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5 z~1Dw  
s6ZuM/Q  
template < typename Cond > jG6]A"pr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H ;7(}:.  
} ; @D)al^]x6  
=4vy@7/  
8&;UO{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b IH;  
最后,是那个do_ @:;)~V  
_U$<xVnP  
]O Z5 fd  
class do_while_invoker O1rvaOlr  
  { !ds"9w  
public : 5(Cl1Yse=r  
template < typename Actor > 8a &:6Zuo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zvhsyz|  
  { fs|)l$Rd  
  return do_while_actor < Actor > (act); UN7EF/!Zz  
} zUDg&-J3  
} do_; !*/*8re  
@M<|:Z %.@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yTyj'-4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x9NEFtqjm  
最后来说说怎么处理break和continue ".f ;+wH  
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。 [N FFB96  
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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