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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vT^Sk;E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XUMX*  
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, Z4TL6 ]^R  
w42OF7f  
zk_Eb?mhwV  
:Sg&0Wj+#j  
  class filler .>g1 $rj  
  { , $*IzL~  
public : )EM7,xMz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +!t}  
} ; }CL"S_>1  
^?"\?M1  
b p<^R  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l(W[_ D  
4Aes#{R3v  
,Dmc2D  
]:]H:U]p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +]xFoH  
%hS|68pN6  
y8Xv~4qQW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5i6 hp;=  
>B -q@D  
AIl4]F5I  
~!iQ6N?PY  
二. 战前分析 B/f0P(7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  }alj[)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <~emx'F|  
}3 m0AQ;K  
[onqNp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BbOu/i|  
  /* --------------------------------------------- */ or*HC&c7  
vector < int *> vp( 10 ); =v~1qWX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AnsjmR:Jv  
/* --------------------------------------------- */ _o6G6e,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); & -l8n^  
/* --------------------------------------------- */ }-p[V$:S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0 >Z ;Ni  
  /* --------------------------------------------- */ ] f>]n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \{\MxXW  
/* --------------------------------------------- */ hn)a@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); . 9G<y 4  
4R%*Z ~  
.\3`2  
'm=*u SJK  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8OhDjWVJ  
1._1, _2是什么? 7k%T<;V  
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。 5A Bhj*7  
2._1 = 1是在做什么? [dX`K`k  
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。 z2c5m  
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(q'%XL^  
4EP<tV  
DC+wD Bp;  
三. 动工 SS|z*h Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;oO v/3  
}u{gR:lZ  
gY AF'?  
\,UZX&ip  
template < typename T > ;;s* Ohh  
class assignment ,8G{]X)  
  { Y(VJbm`  
T value; NmIHYN3  
public : B6P|Z%E;D6  
assignment( const T & v) : value(v) {} V}w;Y?] J  
template < typename T2 > a T  l c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M[ 5[N{  
} ; ks;% *d  
`\Ku]6J]5  
.ae O}^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &O\(;mFc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XEM'}+d  
vH %gdpxX  
`\| ssC8u  
ov# 7 hxe  
  class holder qk(P>q8[  
  { g+8hp@a  
public : 1n*W2:,z  
template < typename T > ~`#-d ^s:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (WlIwKP  
  { .S\&L-{  
  return assignment < T > (t); xFv;1Q  
} JOn yrks  
} ; U_yE& 6 T  
7EhN u@5-  
N)8HR9[!  
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: 8G%yB}pa  
)x,8D ~p'  
  static holder _1; O{z}8&oR:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n";02?@F  
,"}Rg1\4t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 36m5bYMd)  
而不用手动写一个函数对象。 yI{5m^s{  
_A_ A$N~9  
p\v Mc\  
gieJ}Bv  
四. 问题分析 ]1-z! B4K  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =TvzS%U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ITuq/qts]A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CDy^UQb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nx":"LFI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v{x{=M]  
9X<OJT;3J  
五. 问题1:一致性 bBxw#_3A?E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?|;yVew  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o6kNx>tc)  
hmbj*8  
struct holder AF\T\mtvRm  
  { C"T1MTB  
  // 7XrfuG*L$  
  template < typename T > cvsz%:Vs  
T &   operator ()( const T & r) const z +2V4s=  
  { wgeNs9L  
  return (T & )r; pj|pcv^  
} >:sUL<p  
} ; tS# `.F~y  
4R +.N  
这样的话assignment也必须相应改动: |w}w.%  
6`01EIk  
template < typename Left, typename Right > em@EDMvI  
class assignment jZfx Jm  
  { U$&hZ_A  
Left l; iGXI6`F"  
Right r; `xS{0P{uj  
public : Q'apG)0I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7J$b$P0}  
template < typename T2 > ri~<~oB 2:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `rY2up#%  
} ; De  *7OC  
Nw J:!  
同时,holder的operator=也需要改动: 0O!cN_l|  
iyx>q!P  
template < typename T > o(A|)c4k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JYqSL)Ta*t  
  { W\*-xf|"d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |V[9}E: h  
} %6j)=IOts  
Q<tu)Qo  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1nj(h g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =#5D(0Ab  
<T?oKOD ]  
return l(rhs) = r; Ru!He,k7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @pV5}N[]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z(RL<N%  
~K_Uq*dCE  
template < typename Tp > <{(/E0~V/<  
class constant_t ^o?SM^  
  { X##1! ad  
  const Tp t; rk2xKm^w  
public : PrF}a<:n:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D?jk$^p~m#  
template < typename T > s)A<=)w/e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const % u{W7  
  { JD>d\z2QC  
  return t; [ Mg8/Oy  
} mbl]>JsQD  
} ; "kMzmo=Pv5  
-php6$|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Eq% @"-m o  
下面就可以修改holder的operator=了 D,l,`jv*  
%9C@ Xl  
template < typename T > B=L&bx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j '%4{n  
  { iItcN;;7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q*jNH\|  
} W~T}@T:EN  
#PvB/3  
同时也要修改assignment的operator() Q3W#`6jpF  
aAvsb$  
template < typename T2 > 4wzlJ19E(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;E2>Ovv  
现在代码看起来就很一致了。 YEu1#N  
[t\B6XxT  
六. 问题2:链式操作 }n,Zl>T9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Myat{OF  
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。 dth&?/MERL  
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。 5@Bu99`  
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。 ]36sZ *  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qr\ !*\9  
t,)N('m}=  
template < typename T > bZ _mYyBh  
struct result_1 <<A`aU^fX  
  { Wx'Kp+9'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +eX)48  
} ; S&C1TC  
X8eJ4%  
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?Qa 4i  
 q}Z3?W  
template < typename T >  1iT\df  
struct   ref 23(=Xp3;>  
  { 73A)lU.  
typedef T & reference; 31+;]W=  
} ; {Ee>n^1  
template < typename T > B-.v0R`5  
struct   ref < T &> X#a`K]!B  
  { 57{oh")  
typedef T & reference; b<I9 MR  
} ; UnDgu4#R`A  
DQ.v+C,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /(I*,.d  
8qi+IGRg  
template < typename T > x Ha=3n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !%<^K.wG  
  { kU5.iK'  
  return l(t) = r(t); ,''cNV  
} jg  2qGC  
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。 ^ OJyN,A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t-u|U(n  
s}&bJ"!Z  
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 "i.r@<)S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nm$Dd~mxW1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Thy=yz;p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $DFv30 f  
最后的布局是: QlFZO4 P3|  
                Add +YOKA*  
              /   \ qJ!Z~-hS  
            Divide   5 39U5jj7i  
            /   \ +eQe%U  
          _1     3 $m1<i?'m  
似乎一切都解决了?不。 YIt9M,5/Q  
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。 M x5`yT7  
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。 %HQ.|  
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: FFhtj(hVgc  
1 "TVRb  
template < typename Right > =6FUNvP#8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z><5R|Gf  
Right & rt) const o{v&.z  
  { +1C3`0(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wyx(FinIH  
} "Y`3DxXz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B(k=oXDF  
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。 wmNHT _  
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。 Yw3oJf&  
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。 |9xI_(+{kP  
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。 z_;3H,z`  
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? "; [ iZ  
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: v4Zb? Yb  
}g +;y  
template < class Action > :qhpL-ER  
class picker : public Action 4:3rc7_ 1  
  { Z.L?1V8Q1  
public : foF19_2 ,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4!62/df  
  // all the operator overloaded %1 KbS [  
} ; ?)Nj c&G  
djQv[Vc {  
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。 ]e:/"   
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: E! /[gZ  
QR?yG+VU  
template < typename Right > )CPM7>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JG`Q;K  
  { _Jz8{` "  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aeyNdMk -  
} D'<VYl"/  
l@j.hTO<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vg Ipj3u  
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。 %z]U LEYrZ  
*YTo{~  
template < typename T >   struct picker_maker =d 2r6%v  
  { MfF~8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #$~ba %t9%  
} ; r'LVa6e"N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '[|+aJ  
  { zr v]  
typedef picker < T > result; x}/,yaWZ  
} ; ql{(Lf$  
Jo(`zuLJ  
下面总的结构就有了: 0X8t>#uF  
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。 Eh</? Qv\  
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。 s>_V   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A$0H .F>  
至此链式操作完美实现。 j!~l,::$"X  
-W{DxN1  
&K_)#v`|  
七. 问题3 Tl]e%A`|  
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。 $yDWu"R8  
vgt]:$  
template < typename T1, typename T2 > m~#!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NvE}eA#  
  { UEs7''6RM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %t=kdc0=_  
} +i ?S  
sKz`aqI  
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: >% p{38  
!1T\cS#1%  
template < typename T1, typename T2 > MfO:m[s  
struct result_2 7`vEe 'qz  
  { O-]mebTvw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qs\2Z@;  
} ; 9 Gy  
_cTh#t ^  
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? :Eh\NOc_O  
这个差事就留给了holder自己。 onCKI,"  
    [AH6~-\x  
( m\$hX  
template < int Order >  mvW%  
class holder; w&$d* E  
template <> #&<)! YY5  
class holder < 1 > \]Kh[z0"  
  { }<@j'Ok}.  
public : uJx"W  
template < typename T > yNW\?Z$@q  
  struct result_1 uY_SU-v  
  { m p<1yY]  
  typedef T & result; <99M@ cF  
} ; ]Y6cwZOe  
template < typename T1, typename T2 > -m'j]1  
  struct result_2 i"zuil  
  { jdKOb  
  typedef T1 & result; %:>3n8n  
} ; Sw^X2$h  
template < typename T > 65 z"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^ &E}r{?  
  { kp?w2+rz  
  return (T & )r; 1XG!$ 4DW  
} OJT1d-5p  
template < typename T1, typename T2 > YzosZ! L!<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dpQG[vXe  
  { { pu85'DV  
  return (T1 & )r1; ERwHLA  
} V^y^ ;0I}[  
} ; ')a(.f  
5vo.[^ty  
template <> j.a`N2]WE  
class holder < 2 > jA".r'D%  
  { Z nFi<@UB)  
public : }nt* [:%  
template < typename T > wIkN9 f  
  struct result_1 }(a+aHH  
  { gh`m*@  
  typedef T & result; `&0Wv0D0  
} ; ]v[|B  
template < typename T1, typename T2 > Nu8Sr]p  
  struct result_2 ly% F."v  
  { aKU*j9A?;Z  
  typedef T2 & result; A5,t+8`aci  
} ; js1!9%BV  
template < typename T > %B.D^]S1:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q'pK,uNW  
  { /TS=7J#  
  return (T & )r; OY[e.N t&  
} gTRF^knrY  
template < typename T1, typename T2 > ' |-JWH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e\O/H<  
  { |AZg*T3:W  
  return (T2 & )r2; yA{W  
} R+g z<H.Q  
} ; f3`7tA  
2Q;9G6p  
V"cKJ;s  
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> >。 .CP& bJP%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oYWR')8g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :akT 'q#  
.ROznCe}  
return l(i, j) = r(i, j); v}WR+)uFQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :Hxv6  
.^J2.>.  
  return ( int & )i; "3FihE]k  
  return ( int & )j; 5s(1[(  
最后执行i = j; 5SCKP<rb  
可见,参数被正确的选择了。 04r$>#E  
L(GjZAP  
j*xV!DqC  
`y#UJYXQE  
3D?s L!W  
八. 中期总结 %s19KGpA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z;@*r}H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9Fn\FYUq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ! 8`3GX:B_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o\vBOp?hj  
\EseGgd21  
ETs>`#`6o  
r$)w7Gk<  
">?vir^  
<\?wAjc,  
九. 简化 h gJ[LU|>  
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。 |>@W ]CX[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @{Gncy|  
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: tHLrhH<w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &/,|+U[  
  +-*/&|^等 \9-"M;R.d  
2. 返回引用。 G:g69=x y  
  =,各种复合赋值等 e%W$*f  
3. 返回固定类型。 vq34/c^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =B. F;4 0  
4. 原样返回。 j65<8svl  
  operator, I%urz!CNE*  
5. 返回解引用的类型。 U*.0XNKp{  
  operator*(单目)  }-~l!  
6. 返回地址。 ON+J>$[[  
  operator&(单目) jt+iv*2N>  
7. 下表访问返回类型。 )>BHL3@  
  operator[] $.]l!cmi%Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 86nN"!{l:  
  operator<<和operator>> arf8xqR-U]  
+^;JS3p@\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <$JaWL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _V`DWR *  
JU&+c6>  
template < typename Left > vm>b m  
struct value_return (h:Rh  
  { 37}D9:#5C  
template < typename T > w3$   
  struct result_1 b+Br=Fv"T  
  { `p+Zz"/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ToYAW,U[d  
} ; 47J5oPT2'  
$\9~)Rq6  
template < typename T1, typename T2 > 8V~vXnkM  
  struct result_2 %D *OO{  
  { Dd` Mv$*d8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &r:7g%{n  
} ; /Z7iLq~t"G  
} ; }f2r!7:x  
U(x]O/m  
O$cHZs$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~K@'+5Pc  
2WG>, 4W2  
下面我们来剥离functor中的operator() .YuJJJv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "Wx]RN:  
~g.$|^,.O/  
return l(t) op r(t) kBN+4Dr/$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }V\N16f  
return op l(t) @V!r"Bkg.  
return op l(t1, t2) bV"G~3COy  
return l(t) op p) +k=b  
return l(t1, t2) op n0is\ZK 0  
return l(t)[r(t)] m)oJFF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [n}T|<  
4WK3.6GN  
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: {5  sO  
单目: return f(l(t), r(t)); $q 2D+_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q:g2Zc'Y~W  
双目: return f(l(t)); f7}*X|_Y  
return f(l(t1, t2)); Dl}$pN  
下面就是f的实现,以operator/为例 O+ICol  
t%8d-+$  
struct meta_divide j1(D]Z=\  
  { o6p98Dpg   
template < typename T1, typename T2 > PdvqDa8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4f<$4d^md  
  { H*r>Y  
  return t1 / t2; 4"Hye&O  
} Q`D_|L  
} ; ~zw]5|  
8,uB8C9  
这个工作可以让宏来做: TjG4`:*y#m  
Si~vDQ7"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~ar=PmYV7  
template < typename T1, typename T2 > \ CJhL)0Cs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3)RsLI9  
以后可以直接用 vY_-Ranj#.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZWS`\M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W | o'&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N 8-oY$*  
2@ Z(P.Gh  
"]G\9b)   
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 AQ ='|%  
\Acqr@D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pfs;0}h5  
class unary_op : public Rettype M.>l#4s,'  
  { Nr=d<Us9f  
    Left l; Ox-|JJ=  
public : jQ)T67  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mec5h}^  
[n/hkXa$\  
template < typename T > b Ax?&$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `HBf&Z  
      { %!1Q P[}K  
      return FuncType::execute(l(t)); QeK*j/  
    } `ta7Gc/:UY  
^7Fh{q4IE  
    template < typename T1, typename T2 > CJ++?hB]X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 28=O03q  
      { =J~ x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &>Vfa  
    } &e8s65`  
} ; ERN>don2  
wT{nu[=GH*  
LWt&3  
同样还可以申明一个binary_op /Js7`r=Rx  
CH<E,Z C1T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b?'yAXk  
class binary_op : public Rettype +j4"!:N}B  
  { 'f?$"U JF  
    Left l; {.?/)  
Right r; 71{p+3Z&  
public : k|!EDze43?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O &-wxJ]S  
]H1I,`=@  
template < typename T > =3v]gOcO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _x5 3g A  
      { tq|hPd<C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @i*|s~15  
    } 7!N2-6GV  
mtj h`  
    template < typename T1, typename T2 > FeTL&$O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s S7c!  
      { y? co|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'Un " rts  
    } %p 0xM  
} ; ]S5JUAGkE*  
N~xLu8,  
$81*^  
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 pLzk   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }_68j8`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~Onoe $A[<  
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。 @Rw!'T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c7FRI0X  
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。。。 0a"c2J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TG5XSy  
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) P->y_4O  
下面是修改过的unary_op ]:~OG@(  
o+$7'+y1n-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ht4;5?/y  
class unary_op E\4 +_L_j  
  { = MOj|NR [  
Left l; &HY+n) o  
  E2{FK)qT  
public :  ({=gw9f  
;/rXQe1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I}vmU^Y>  
I=NZokfS  
template < typename T > [`):s= FC  
  struct result_1 >L 0_dvr  
  { ;{%\9nS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $+I;oHWI  
} ; n;T7=1_"  
% V ;?  
template < typename T1, typename T2 > ;{" +g)u  
  struct result_2 _&b4aW9<  
  { 1cD! :[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  pn5Q5xc  
} ; jWE :ek*  
>M/V oV  
template < typename T1, typename T2 > N D2L_!g:(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /Dj=iBO  
  { &mtJRfnu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /Bm( `T  
} 9Q+'n$s0^  
wGP;Vbk  
template < typename T > iB& 4>+N+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9B7^lR  
  { )(384@'"u  
  return OpClass::execute(lt(t)); HEM9E&rL  
} X'qU*Eo  
jm Fz51  
} ; l|k`YC x  
z\%Ls   
_c_[ C*T]  
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 x}8yXE"  
好啦,现在才真正完美了。 L|}lccpI  
现在在picker里面就可以这么添加了: cj'}4(  
]n~ilS.rkl  
template < typename Right > ~"kb7Fxp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ot6aRk  
  { j+,d^!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @-!}BUs?  
} suzZdkMA  
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。 65aK2MS@  
!74S  
@6]sNm  
L$E{ycn  
8Hn|cf0  
十. bind #kaY0M  
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。 @dPTk"P  
先来分析一下一段例子 y3o25}"  
io{@^1ab  
Qh'ATo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1NgCw\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9vvx*rD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5Ezw ~hn  
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。 Pf\D-1gi  
我们来写个简单的。 Nbi.\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k@3Q|na  
对于函数对象类的版本: 283F)T\Rv  
s pp f  
template < typename Func > ~2QR{; XQ  
struct functor_trait O4V.11FnW  
  { KQg]0y d  
typedef typename Func::result_type result_type; <BMXCk  
} ; )6D,d5<  
对于无参数函数的版本: :i. {  
Wg<(ms dj  
template < typename Ret > h_+dT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s)6U_  
  { Xy$3VU*  
typedef Ret result_type; +>{Y.`a;Jo  
} ; pw)||Q  
对于单参数函数的版本: rFj-kojg  
vPTM  
template < typename Ret, typename V1 > |w<H!lGe!$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2;DuHO1  
  { D)m5  
typedef Ret result_type; M$>1L  
} ; 3 +G$-ru  
对于双参数函数的版本: bj>v|#r^  
rzm:Yx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4O)1uF;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v{ 0=  
  { x"gd8j]s  
typedef Ret result_type; %B5wH_p  
} ; }:KEj_~.  
等等。。。 zGA q-<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _0]S69lp  
#/Vh|UeX  
template < typename Func > PE3vQH=t~  
struct func_return rMLp-aR'  
  { $JMXV  
template < typename T > %&w3;d;c  
  struct result_1 Wp!%-vzy&  
  { XH}\15X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |ZRagn30  
} ; @M_oH:GV  
j/_ s"}m{  
template < typename T1, typename T2 > y)W@{@{kl  
  struct result_2 2ZG5<"DQ"  
  { [f1 (`<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oPXkYW  
} ; |yQZt/*SOZ  
} ; C1m]*}U  
I+[>I=ewa  
T>2[=J8U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B"TAjB& *  
P(,p'I;j  
template < typename Func, typename aPicker > DVB{2~7 4  
class binder_1 -ZRO@&tMD  
  { N343qU  
Func fn; Py@wJEo  
aPicker pk; OZ |IA:,}  
public : VcSVu  
+zaA,e?\  
template < typename T > AP7Yuv`  
  struct result_1 Rv$[)`&T  
  { &U5{Hm9Ynr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qB0E_y)a  
} ; O4cr*MCb5  
d4>Z8FF|1B  
template < typename T1, typename T2 > Ay5i+)MD  
  struct result_2 :y%/u%L  
  { *n 6s.$p)%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &eCa0s?mI  
} ; Vzdh8)Mu\  
#Ssx!+q?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mpuq 9)6  
YaKeq5%y  
template < typename T > M<.d8?p )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y2ZT.l  
  { F`Q[6"<a  
  return fn(pk(t)); uW@oyZUj  
} zQ@I}K t  
template < typename T1, typename T2 > m'6&9Ja k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #\.,?A}9  
  { ]B%v+uaW  
  return fn(pk(t1, t2)); Po__-xN>Q  
} kb{]>3Y"  
} ; %l}D.ml  
f]`#J%P  
TMlP*d#  
一目了然不是么? ^S UPi  
最后实现bind b&~4t/Vq  
]b7zJUz  
6K-_pg]  
template < typename Func, typename aPicker > '=nQ$/!q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) % NA9{<I  
  { fPn>v)lN{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #sPHdz'3M  
} 9`I _Et  
+*ZO&yJQ^<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6y+Kjd/D  
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。 hyCh9YOu)  
]h* c,.  
十一. phoenix ] >LhkA@V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z&1T  
ysxb?6  
for_each(v.begin(), v.end(), ko.(pb@+  
( R?~Yp?B^  
do_ )0"wB  
[ ,2j&ko1  
  cout << _1 <<   " , " ?Z Rs\+{vG  
] OGde00  
.while_( -- _1), \r /ya<5  
cout << var( " \n " ) b J=Jg~&  
) TUV&vz{  
); ,SynnE68  
iYORu 3  
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: Tl$ [4heE  
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 NdtB1b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q|o}+Vr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DoJ\ q+  
J&[@}$N  
,0*&OXt  
template < typename Cond, typename Actor > t2F _uCr  
class do_while k2c}3 MeP  
  { 6x h:/j3  
Cond cd; xy5lE+E_U  
Actor act; ,&j hlZ i  
public : a`&f  
template < typename T > { /K.3  
  struct result_1 WN{ 9  
  { cik!GA  
  typedef int result_type; "!Uqcay-  
} ; x(hE3S#+  
YQ+tDZY8`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #E? (vA1  
Mr;E<Lj ^K  
template < typename T > VL% UR{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~$iIVJ`  
  { P3cRl']  
  do _LMM,!f  
    { LR.Hh   
  act(t); U=DmsnD,  
  } ]h>_\9qO  
  while (cd(t)); o.w\l\  
  return   0 ; A?CcHw rT  
} <j&DK2u=i  
} ; < ,Ue 0  
?o oe'V@  
5mJJU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T*#/^%HSG  
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。 @ zs'Y8  
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。 ^T ?RK "p  
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。 U]^HjfX\  
下面就是产生这个functor的类: *AoR==:ya  
O4r0R1VQM  
NLUT#!Gr  
template < typename Actor > P|.]DJ  
class do_while_actor ]w;rfn9D  
  { -~v|Rt  
Actor act; uJFdbBDSh  
public : fBRo_CU8!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4]h =yc R  
v@Gl|29_  
template < typename Cond > "} q@Y=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OK{quM5  
} ; tSVc|j  
qQA}Z*( m  
q*F{/N **  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @x"0_Qw  
最后,是那个do_ ::ajlRZG  
"OQ^U_  
plb!.g  
class do_while_invoker rM .|1(u  
  { u=/{cOJI6  
public : Y%PwktQm  
template < typename Actor > ~aMlr6;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A*2  bA  
  { _AQb6Nb  
  return do_while_actor < Actor > (act); ] 8Q4BW  
} k 8UO9r[  
} do_; 1u: gFUb  
6^]!gR#B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E"+QJ~!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Svondc 4  
最后来说说怎么处理break和continue LXbP 2  
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。 t?}zdI(4  
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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