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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .~TI%&#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CrG!8}  
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, }*O8]lG  
@\M^Zuo  
=k;X}/  
OMd:#cWsQ  
  class filler (+<66 T O  
  { ] mK{E~Zll  
public : \ Co Z+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i6y=3k  
} ; e@S\7Ks  
q8,,[R_  
k ~F ,n  
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: e2 g`T{6M  
hS>=p O+y  
Qstd;qE~  
ln":j?`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @ScC32X  
O1+yOef"k  
3(gOF&Uf9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ed`7GZB  
XQmg^x[,A  
.[s6PzQy  
52^,qP'6  
二. 战前分析 1]vDM&9  
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。 ?_ v_*+b_  
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 ; 7QG]JX  
f9+6gY  
madbl0[y.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |34w<0Pc,  
  /* --------------------------------------------- */ {xTh!ih2 -  
vector < int *> vp( 10 ); wF59g38[z$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); " RIt  
/* --------------------------------------------- */ !lA~;F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *y$CDv  
/* --------------------------------------------- */ B]mMwqM#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3C'6i  
  /* --------------------------------------------- */ hzpl;Mj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (]10Z8"fJ  
/* --------------------------------------------- */ w'7J`n: {]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YPO24_B  
JNP6qM  
^t$uDQ[hA  
;Cjj_9e,:  
看了之后,我们可以思考一些问题: n36iY'<)G  
1._1, _2是什么? y(E<MRd8V  
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。 Z|)1ftcC  
2._1 = 1是在做什么? {~G~=sC$  
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。 Ll VbY=EX7  
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。 {<#b@=G  
jE8}Ho_#)  
Vs Z7 n~e  
三. 动工 ]86*k %A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :)kHXOb.  
:@@m'zF<;  
L>0Pur)[  
D G&aFmC  
template < typename T > B@ ms Gb C  
class assignment x5rLGt  
  { 4Y4zBD=<  
T value; @RL'pKab9  
public : -8d z`o}  
assignment( const T & v) : value(v) {} +rhBC V  
template < typename T2 > K}GR U)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AsvH@\\  
} ; AVfF<E/  
F IB)cpo  
$@L2zl1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WMWUP ZsGS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :h!'\9   
NW*#./WdF8  
qG9j}[d'  
Y^;izM}  
  class holder nwqA\  
  { 4]-7S l,  
public : yJ6g{#X4K<  
template < typename T > q|r*4={^!*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e@/' o/  
  { "" _B3'  
  return assignment < T > (t); [/l&:)5W>  
} ] ;CJ6gM~  
} ; <Z\{ijfvD  
 5PC:4  
{wDe#c{_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <(yAat$H  
Q("4R  
  static holder _1; <P@O{Xi+K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ! CJ*zZ*  
 3UKd=YsJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %az6\"n  
而不用手动写一个函数对象。 G)_Zls2 ;  
?IoA;GBg  
mZuLwd$0  
8U4In[4  
四. 问题分析 ~[~#PO  
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。 nV`W0r(f'  
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。 y9=<q%Kc-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @ `mke4>_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e ~cg  (.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |x>5T}  
b):aqRwP  
五. 问题1:一致性 ;18u02z^  
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?| /Ei e5p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ww#!-,*]o  
+Yc@<$4  
struct holder wjgFe]  
  { G%= gCR  
  // NzeiGj  
  template < typename T > Y]uVA`%"b  
T &   operator ()( const T & r) const vF>]9sMv  
  { (A=Z,ed  
  return (T & )r; $H]NC-\+>  
} n.R"n9v`  
} ; joZd  
8pp;" "b  
这样的话assignment也必须相应改动: o)DO[  
V7O7"Q^q  
template < typename Left, typename Right > /^bU8E&^M  
class assignment n[# **s  
  { g-NrxyTBlx  
Left l; ra_v+HR7  
Right r; j'hWhLax  
public : %T\ 2.vl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J8Vzf$t};  
template < typename T2 > rR#wbDr5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s B^ejH  
} ; HS\'{4P  
bw+IH-b  
同时,holder的operator=也需要改动: ?du*ITim  
' ~fP#y  
template < typename T > 3"k n5)x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  3SPXJa\i  
  { 6K=}n] n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r}:U'zlC{  
} -z se+]O`  
"}H2dn2n  
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。 a0Fq$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -%{+\x2  
peOoZdJd  
return l(rhs) = r; 5P 5Tgk  
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。 )e6sg]#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *~b~y7C  
sOS^  
template < typename Tp > TqOH(= {  
class constant_t t)~$p#NS  
  { ,Tk53 "  
  const Tp t; zqZ/z>Gf  
public : o=xMaA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9|OOT[  
template < typename T > nQa:t. rC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8LXK3D}?3  
  { )V*`(dn'zm  
  return t; ?U1Nm~'UZ  
} T1x67 b u  
} ; NX:\iJD)1U  
JLjs`oq h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }_@p`>|)rB  
下面就可以修改holder的operator=了 t}OzF cyqN  
1F3Q^3+  
template < typename T > 2k&Voa  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Pt-O1$C[  
  { R|Uu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kX:1=+{xg  
} W`TSR?4~t?  
`gJ$fTi&  
同时也要修改assignment的operator() v#:?:<  
hb)C"q=  
template < typename T2 > 40dwp*/!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]k+(0qxG  
现在代码看起来就很一致了。 c>+68<H  
G-sQL'L[U  
六. 问题2:链式操作 %mzDmrzq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D*sL&Rt][Y  
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。 nHp$5|r<  
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。 XJ"xMv  
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。 %P(2uesd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zvdIwV&oT  
S1C#5=  
template < typename T > Q]VG6x  
struct result_1 i<=2 L?[.I  
  { 6KD-nr{S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z J1@z.  
} ; !:tr\L {  
ld 1[Usaq  
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: <JvYCWX`  
cjd-B:l  
template < typename T > S?VKzVDB.S  
struct   ref 7-\wr^ll3  
  { b5f+q:?{  
typedef T & reference; B+pLW/4l  
} ; Wvl'O'R  
template < typename T > $*Wa A`(U  
struct   ref < T &> &h=f  
  { fGe"1MfU  
typedef T & reference; %|j`;gYV  
} ; %kgT=<E'  
j_0l'Saj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m#RMd,'X  
Xr88I^F;  
template < typename T > :&2% x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1Oak8 \G  
  { R"\(a  
  return l(t) = r(t); dX[ Xe  
} ;4Xx5*E  
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。 zN-Y=-c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mS0;2x U  
\nL@P6X  
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 cHVu6I?h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1YU?+K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~~I]SI k{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VD =f 'D  
最后的布局是: g9d/nR X&  
                Add niYD[Ra\xP  
              /   \ 8p1:dTI5Pb  
            Divide   5 9[`\ZGWD  
            /   \ f2v~: u  
          _1     3 (#>Q#Izr  
似乎一切都解决了?不。 x`'s  
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。 v3kT~uv  
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。 47A[-&y*X  
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: =CCddLO  
2^U?Ztth6  
template < typename Right > Xd1+?2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l-Dgm  
Right & rt) const ??++0<75  
  { Gvr>n@n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <7/7+_y  
} .t{uzDM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N%u4uLP5k  
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。 vB5mOXGNq  
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。 l}#d^S/  
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。 #sbW^Q'I  
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。 %L-{4Z!"sI  
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? fQ_tXY  
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 ];o~  
T~p>Ed9  
template < class Action >  x_/H  
class picker : public Action 2_Cp}Pj  
  { Lg2PP#r  
public : y\dx \  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &hZ6CV{  
  // all the operator overloaded zhyf}Ta'  
} ; 2j1HN  
4e?cW&  
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。 |]-~yYqP3  
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: eQqCRXx  
VjZb\ d4  
template < typename Right > &rc r>-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uF)^mT0D=  
  { ``kesz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cwQ *P$n  
} x$S~>H<a  
+]hc!s8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ W q8AFo  
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。 UyF;sw  
p-7?S^!l  
template < typename T >   struct picker_maker l9H-N*Wx  
  { X6?Gxf,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hIa,PZ/Q  
} ; H3Zt 3l1u+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1Eryw~,,9i  
  { eV0eMDY5  
typedef picker < T > result; ?tT89m3_E  
} ;  FE1En  
F^=y+}]=  
下面总的结构就有了: jo0XOs  
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。 i/C0 (!  
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。 Ie8K [ >  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E!,jTaZz  
至此链式操作完美实现。 NG4@L1f%  
SF[Z]|0gs  
x3jjtjf  
七. 问题3 Dd$8{~h"G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =Prz|   
C"k]U[%{  
template < typename T1, typename T2 > &G3$q,`H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }UG<_ bE|  
  { (YYwn@NGj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'sk M$jr  
} ;b_<5S  
vgr 5j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^vOEG;TR<-  
5?E;Yy A  
template < typename T1, typename T2 > J%E0Wd  
struct result_2 clIn}wQ  
  { 1O90 ]c0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fECmELd  
} ; = mhg@N4  
+]Z *_?j9{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? t Q>/1  
这个差事就留给了holder自己。 ;;EFiaA  
    owO &[D/  
Jf@Xz7{z  
template < int Order > q+lCA#Sx  
class holder; =Q!V6+}nY^  
template <> 2k`Q+[?{q>  
class holder < 1 > ,^@/I:  
  { XKT[8o<L  
public : \@_?mL@=  
template < typename T > 3b<;y%  
  struct result_1 9a'}j#mJo  
  { @\=4 Rin/q  
  typedef T & result; uU+?:C  
} ; !B#tJD  
template < typename T1, typename T2 > UXHtmi|_:  
  struct result_2 "YV vmCp  
  { %V-Hy;V  
  typedef T1 & result; GbC JGqOR  
} ; ORfMp'uP=  
template < typename T > ~jC$C2A0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }jNVR#D:  
  { 01+TVWKX  
  return (T & )r; 2o0WS~}5  
} 1EliR uJ  
template < typename T1, typename T2 > >5Sm.7}R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hWr}Uui  
  { m khp@^5  
  return (T1 & )r1; X@~R<  
} ?"p.Gy)  
} ; D#X&gE  
7t6TB*H  
template <> ZgxpHo  
class holder < 2 > e~$aJO@B.R  
  { Ntpw(E<$f  
public : wUzMB ]w  
template < typename T > er>@- F7w  
  struct result_1 Kr%O}<"  
  { OUm,;WNLf  
  typedef T & result; 3MHByT %  
} ; 4?aNJyV%&  
template < typename T1, typename T2 > .[vYT.LE  
  struct result_2 =o4McV}  
  { ],f%: ?%50  
  typedef T2 & result; FC8#XZp  
} ; 9Ljd or  
template < typename T > y~rtYI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ztV%W6  
  { sW@_q8lG  
  return (T & )r; ^W[3Ri G  
} Xm^/t#  
template < typename T1, typename T2 > ]hY4 MS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qmbhx9V   
  { (.9H1aO46|  
  return (T2 & )r2; 6b h.5|  
} ]bAw>1,NVD  
} ; +HY.m+T  
4,7W*mr3(  
S| l%JM^  
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> >。 gPy}.g{tH$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lBO x B/`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s^-o_K\*c  
8|IlJiJ~v  
return l(i, j) = r(i, j); 4Kn)5>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WizVw&Iv  
ag"Nf-o/Y  
  return ( int & )i; #|acRZ9 }  
  return ( int & )j; 0J 1&6b  
最后执行i = j; J"yq)0  
可见,参数被正确的选择了。 M K, $#  
kr5'a:F)  
%CG=mTP  
X6EnC57  
wy# 5p]!u  
八. 中期总结 ci{WyIh  
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: =}YaV@g<f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =42NQ{%@;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?bl9e&/!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B3V+/o6  
-^= JKd &p  
$3{I'r]  
,IQ%7*f;O_  
Z}$1~uyw  
^h"F\vIpV  
九. 简化 ]Kp -2KW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8jfEvwY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "AHuq%j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: H.[t&VO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y_f^ dIK*=  
  +-*/&|^等 w!m4  
2. 返回引用。 u#v];6N  
  =,各种复合赋值等 <=PYu:]h  
3. 返回固定类型。 YC d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !_j6\r=  
4. 原样返回。 {A8w~3F  
  operator, gYvT'72  
5. 返回解引用的类型。 N1espc@j  
  operator*(单目) NIxtT>[+3  
6. 返回地址。 teg[l-R"7z  
  operator&(单目) e^Glgaf  
7. 下表访问返回类型。 Ky6 d{|H  
  operator[] t%]b`ad  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E#mpj~{-  
  operator<<和operator>> BYWs\6vK  
bDM;7fFp$  
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。 Ln&CB!u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u_X(c'aE;  
(c1Kg   
template < typename Left > I8{ohFFo  
struct value_return hwd{^  
  { a3[lZPQe  
template < typename T > T6Ks]6m_  
  struct result_1 8WMGuv  
  { l08JL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BMovl4*5  
} ; nO .:f  
K.::P84m;  
template < typename T1, typename T2 > Tlz~o[`&  
  struct result_2 r>x>aJ  
  { 38gEto#q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nSeb?|$D6  
} ; zc%HBZ3p  
} ; F`JW&r\  
t gHXIr}3  
X16r$~Pb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p#tbN5i[{7  
uy oEMT#u  
下面我们来剥离functor中的operator() DjQgF=;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ue2k^a*Ww  
QVPJ$~x  
return l(t) op r(t) Q(ec>+oi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1ppU ?#  
return op l(t) ]m"6a-,`  
return op l(t1, t2) ^<QF* !  
return l(t) op "BD$-]  
return l(t1, t2) op lehuJgz'OO  
return l(t)[r(t)] ^?o>(K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5!}fd/}Uk  
[p&2k&.XYe  
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: PBp+(o-  
单目: return f(l(t), r(t)); _cD-E.E%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ()%;s2>F  
双目: return f(l(t)); &(,-:"{pNR  
return f(l(t1, t2)); E8PlGQ~z{d  
下面就是f的实现,以operator/为例 xzOM\Nq?O  
g%T`6dvT  
struct meta_divide c-bTf$6}  
  { so@wUxF  
template < typename T1, typename T2 > /H<tv5mX J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F@Cxjz  
  { "IKbb7x  
  return t1 / t2; - <M'h  
} ck K9@RQ  
} ; W`` -/  
OZi4S3k  
这个工作可以让宏来做: K:8. Dvn  
<Z\j#p:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B*T;DE   
template < typename T1, typename T2 > \ >`u/#mrd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NGOyd1$7N  
以后可以直接用 rwvCp_pN.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1n|K   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %8~g#Z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]O.Z4+6w  
mUjM5ceAXO  
k9 NPC"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Tl`HFZQ1  
f4r)g2Zb[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [V_\SQV0  
class unary_op : public Rettype +DA ,|~k_  
  { pQ yH`  
    Left l; R1NwtnS  
public : GP;UuQz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &1$|KbmV4  
a7wc>@9Q,  
template < typename T > U# 7K^(E9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XD$;K$_7  
      { ?N(opggiD  
      return FuncType::execute(l(t)); ;J&9 l >  
    } <A@qN95m  
.YxcXe3#  
    template < typename T1, typename T2 >  a5@XD_b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U((mOm6  
      { I2^ Eo5'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q _ M:v  
    } fs6 % M]u  
} ; kl i)6R<  
T@x_}a:g  
<n{-& ;>  
同样还可以申明一个binary_op ;LE9w^>^V  
>}'WL($5U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W@FRKDixG  
class binary_op : public Rettype ~Op~~ m  
  { `g!NFp9q  
    Left l; SQJ }$#=  
Right r; U<jAZU[L  
public : Gf y9?sa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c},wW@SF2W  
6 P U]I+  
template < typename T > m.2=,,r<Fq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Tm8sQ)1  
      { JPGEE1!B{b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1_0\_|  
    } kH}HFl  
:to1%6  
    template < typename T1, typename T2 > w!~85""  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &NB"[Mm:@  
      { L|N[.V9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q$BS@   
    } ^U[yk'!Y  
} ; ~fR-cXj"  
UhVJ !NrT  
Xw |6 #^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 * J|]E(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aYd`E4S+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YCnKX<Wv  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 bo04y)Iz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XYdr~/[HPy  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9 Z79  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 do&0m[x%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _5&LV2  
下面是修改过的unary_op CGY,I UG  
UcxMA%Pw7$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >nOzz0,  
class unary_op +!Lz]@9K  
  { iDrQ4>  
Left l; 0o &B 7N  
  F=l.2t*9  
public : AAPfU_: ^  
6*tbil_G+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oES4X{,  
`;H3['~$  
template < typename T > <9yB& ^  
  struct result_1 %y_AT2A  
  { $ Ov#^wfA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ; 6*Ag#Z  
} ; xA {1XS}  
)!jX$bK  
template < typename T1, typename T2 > &p6^    
  struct result_2 7$j O3J  
  { ):pFI/iC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V07? sc<  
} ; 1H]E:Bq  
B#Z-kFn@  
template < typename T1, typename T2 > ]n$&|@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9_I#{ ?  
  { QLum=YB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d0CFMy6  
} }&:F,q*  
\r7gubD  
template < typename T > 'W]oQLD^R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N_qKIc_R  
  { @!:_r5R~N  
  return OpClass::execute(lt(t)); U7@)RJ  
} Qb~&a1&s#  
;gmfWHB<  
} ; Y%A KN  
g"o),$tm  
95X!{\  
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 k=8LhO  
好啦,现在才真正完美了。 ~sUWXw7~  
现在在picker里面就可以这么添加了: .,7ZD O9{  
tpP2dg9dF  
template < typename Right > {_<,5)c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }$T!qMst{  
  { ?~#{3b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'p:L"L}Q?  
} aq<QKn U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P|{Et=R`1  
`p{,C`g,R  
N>3X!K  
>h<bYk"9Q  
Isna KcLM  
十. bind AiE\PMF~{P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %zA$+eT  
先来分析一下一段例子 _mSQ>BBRl  
# 5C)k5  
h`HdM58CQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sg!* %*XQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LJII7<k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |`i.8  
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。 p&4#9I5  
我们来写个简单的。 cgvD>VUw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1[Ffl^\ARp  
对于函数对象类的版本: JD1D(  
$bi@,&t;  
template < typename Func > I}{Xv#@o  
struct functor_trait >i IUS  
  { ":upo/xN  
typedef typename Func::result_type result_type; Wy.Xx-3W  
} ;  T24?1  
对于无参数函数的版本: BpQ/$?5E"  
*)H&n>"e  
template < typename Ret > Vn1hr;i]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7gY^aMW  
  { d[Lr`=L;  
typedef Ret result_type; ,) JSX o  
} ; 2r~&+0sBP  
对于单参数函数的版本: t4E=  
N2_9V~!  
template < typename Ret, typename V1 > YDMimis\H5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > baVSQtda  
  { b 7%O[  
typedef Ret result_type; l-mf~{   
} ; <DjFMTCN  
对于双参数函数的版本:  ZD'fEqM  
6}E C)j;Fw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \d)~.2$G*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1S26Y|L)  
  { SWGD(]}uz  
typedef Ret result_type; %: .{?FB_  
} ; Oor&1  
等等。。。 umo@JWr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fsDwfwil*  
>IzUn: 0F  
template < typename Func > td6$w:SN,l  
struct func_return @xI:ZtM  
  { h&4f9HhS=  
template < typename T > -n`igC  
  struct result_1 HRY?[+  
  { CL-mt5Kx#7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ydr/ T/1  
} ; @Ja8~5:  
xX ktMlI  
template < typename T1, typename T2 > < <vE.  
  struct result_2 =(~UK9`  
  { h^D]@H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; - ^sbf.  
} ; KiJRq>  
} ; M9/c8zZ  
YIQm;E EG  
Vp'Zm:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :2KLziO2  
>_4Ck{^d#  
template < typename Func, typename aPicker > <+QXGz1  
class binder_1 T&]J3TFJ  
  { x{X(Y]*1S  
Func fn; xD(JkOne  
aPicker pk; SOI$Mx  
public : ~Zc=FP:1  
9p#Laei].  
template < typename T > =nYd|Ok  
  struct result_1 KnC;j-j  
  { K;u<-?En  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R{5xb  
} ; v){&g5djl  
f(h nomn  
template < typename T1, typename T2 > gqje]Zc<  
  struct result_2 lKMOsr@l  
  { y0d a8sd)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E2s lpo  
} ; ]mN'Qoc  
DJ)z~W2I*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R N1q/H|  
Bw31h3yB  
template < typename T > &;%z1b> F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o 26R]  
  { 0Jh^((i*  
  return fn(pk(t)); 1 XAXokxj  
} Gyak?.@R  
template < typename T1, typename T2 > :K ^T@F5n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9U_uw Rv2  
  { t?:}bw+m  
  return fn(pk(t1, t2)); H+`s#'(i_P  
} 3TRzDE(J  
} ; zqDIwfW  
>xU$)uE&  
)x/Spb  
一目了然不是么? UJXRL   
最后实现bind p9;Oe,Il  
}dl[~iKW  
G6C#M-S  
template < typename Func, typename aPicker > E|t. 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ze<Lc/;X~  
  { K85;7R5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ccc*"_45#  
} }7>r,  
fb7Gy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0UEEvD5  
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。 v)*/E'Cr*  
lLO|,  
十一. phoenix (j^Qa~{mG4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =/Ob kVYf  
`.dX@<  
for_each(v.begin(), v.end(), DD3.el}6a  
( U[EM<5@I  
do_ TBN0uk  
[ hjVct r  
  cout << _1 <<   " , " :Yi1#  
] @5!Mr5;  
.while_( -- _1), y9cDPwi:b  
cout << var( " \n " ) }fps~R  
) CbmT aEaP  
); /DG+8u  
?v4-<ewD  
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: ~s@PP'!  
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 ra L!}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =.=4P~T&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V _(L/6  
9qUc{ydt  
,f@$a3}'Lx  
template < typename Cond, typename Actor > !}Sf?n P#  
class do_while >wz& {9ni  
  { G%{J.J41F  
Cond cd;  |,*N>e  
Actor act; Mu,}?%  
public : {9kH<,PJ;!  
template < typename T > `0 .<  
  struct result_1 Y}<w)b1e|  
  { uhi(Gny.  
  typedef int result_type; M#BM`2!s  
} ; P.L$qe>O  
J1@X6U!{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .TcsXYL.`,  
 pFfd6P  
template < typename T > YP*EDb?f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_::#?o!/  
  { _4eSDO[h  
  do !c}?u_Z/  
    { .<0|V  
  act(t); ]ZV.@% +  
  } v6Vieo=  
  while (cd(t)); J!O{.v  
  return   0 ; ]ow$VF{y  
} Gwyjie9t  
} ; [D !-~]5  
k9>2d'Q  
Gk<M@d^hQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h^yLmRL  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;VhilWaF-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h(q,-')l_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z+ch-L^K4  
下面就是产生这个functor的类: }V20~ hi  
!GB\-(  
> -P UY  
template < typename Actor > asDk@G cu  
class do_while_actor {y5v"GR{YM  
  { 05 P#gs`<  
Actor act; Lp!4X1/|\  
public : EL*OeyU1l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z~&$s  
(OA-Mgyc  
template < typename Cond > F8u;C:^d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1k=w 9  
} ; G~z=,72  
K90wX1&  
PxuE(n V[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e"^ /xF  
最后,是那个do_ xEW >7}+\  
<ttrd%VW  
0\qLuF[)  
class do_while_invoker R,]J~TfPK  
  { x;Qs_"t];3  
public : I},]Y~Y3  
template < typename Actor > DrAp&A|WV|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T;7=05k<_  
  { 1!(Og~#(  
  return do_while_actor < Actor > (act); gLm ]*  
} r#8t @W  
} do_; 1 u[a713O  
1L~y!il  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %pikt7,Z~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (8JL/S;Z$  
最后来说说怎么处理break和continue Lek!5Ug  
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。 7D5[ L  
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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