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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JJu}Ed_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s|-g)  
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, apv"s+  
E rnGX#@v  
[G7S  
2GJp`2(%dA  
  class filler 1JF>0ijU@  
  { #E@X'jwu  
public : vz`r !xj)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @S?D}myD  
} ; G[\3)@I  
GFgh{'|  
q.v_?X<_  
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: >on' y+  
q]OgT4ly  
tz_WxOQ0  
9~yp =JOV@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a\Dw*h?b~  
0m'tPFQ|  
^LAdN8Cbb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4/E>k <MA  
-k}&{v  
jQY^[A  
4L)Ox;6>  
二. 战前分析 vff`Xh>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。 m,#Us  
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 Y$N D  
y\}<N6  
BnIZ+fg=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YveNsn  
  /* --------------------------------------------- */ DWcEl:  
vector < int *> vp( 10 ); l&6+ykQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $jL+15^N0+  
/* --------------------------------------------- */ 0xpE+GY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CUa`#  
/* --------------------------------------------- */ _43 :1!os  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <PXnR\  
  /* --------------------------------------------- */ 21.N+H'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WkK.ON^  
/* --------------------------------------------- */ c4xXsUBQk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i0*6o3h  
8ubb~B;  
2[yfo8H  
@BS7Gyw  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ol1P  
1._1, _2是什么? 7wwlZ;w  
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。 j!hdi-aTU  
2._1 = 1是在做什么? cO/.(KBF  
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。 AX2On}&bf  
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。 ~Is-^k)y  
J)a^3>  
1[H1l;  
三. 动工 WU<C7   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xgv&M:%D-  
+*P;Vb6D  
\[;Qqn0  
`=rDB7!$yL  
template < typename T > AcxC$uh  
class assignment ro*$OLc/  
  { O7GJg;>?  
T value; Hp?uYih0  
public : 8i'EO6  
assignment( const T & v) : value(v) {} DJ<F8-sb2r  
template < typename T2 >  h@"u==0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _4MT,kN  
} ; |!?`KO{  
|4A938'4j  
ck\gazo~q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yeb-u+23  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0@*EwI  
;c~%:|  
fN{JLp  
l/o 4bkV  
  class holder $09PZBF,i  
  { ;,F:.<P  
public : CXfPC[o  
template < typename T > 3QO*1P@q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ql c{k/ u  
  { =pR'XF%  
  return assignment < T > (t); k&8&D  
} ]0&ExD\4  
} ; /E0/)@pDq  
)#_:5^1  
qLh[BR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (L7@ez  
T|FF&|Pk  
  static holder _1; E]IPag8C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CPS1b  
t+`>zux5(T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @2Ca]2,4  
而不用手动写一个函数对象。 ]^ "BLbDZ@  
UO{3v ry48  
64h$sC0z/e  
}iCcXZ&5^  
四. 问题分析 A*_ |/o  
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。 )+xHv  
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。 lH8e?zJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8{ iFxTz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 { WW!P,w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3D/<R|p  
[j^c&}0  
五. 问题1:一致性 qD/X%`>Q  
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?| &H<n76G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T)"LuC#C  
mbh;oX+  
struct holder o$,Dh?l  
  { <fm0B3i?  
  // ]iL>Zxex  
  template < typename T > *dE5yS`H  
T &   operator ()( const T & r) const :UdH}u!Ek  
  { YoEL|r|  
  return (T & )r; L-\o zp  
} 1ZK~i  
} ; sLh %k  
C].w)B  
这样的话assignment也必须相应改动: n:d7 Tv1Z8  
z3X:.%  
template < typename Left, typename Right > a'm\6AW2)  
class assignment v<wR`7xG  
  { EM&;SQ;C9  
Left l; !-gjA@Pk  
Right r; 'z.: e+Q_  
public : G)'(%rl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |w7D&p$  
template < typename T2 > _YM]U`*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !tL&Ktoj  
} ; -<GSHckD  
onOvE Y|R  
同时,holder的operator=也需要改动: Sd0y=!Pj=  
lp=8RbQYC  
template < typename T > +W-,74A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hy?e?^  
  { IR<`OA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f<T"# G$5  
} gvx {;e  
KKLW-V\6K  
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。 c6 tB9b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NtnKS@Ht  
=*Ad  
return l(rhs) = r; uI*2}Q   
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。 S@'yuAe*G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H LnizE  
$sX X6K),  
template < typename Tp > `p. O  
class constant_t h+rrmC  
  { ~>( N<:N  
  const Tp t; 'Oe}Ja  
public : LBkAi(0rd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d^Jf(NE0Yo  
template < typename T > 4Nx]*\\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `?PpzDV7Y  
  { oy) 'wb~  
  return t; MSMgaw?  
} NpIx\\d  
} ; ?H.7 WtTC  
BVt)~HZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1ukCH\YgU  
下面就可以修改holder的operator=了 MiX*PqNTM  
34$qV{Y%y  
template < typename T > I>jDM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [MkXQwY  
  { -brn&1oJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B[I a8t  
} {U,q!<@mq  
?_+h+{/@B  
同时也要修改assignment的operator() iB:](Md'r  
MJ )aY2  
template < typename T2 > q-;z!iq|!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '{t&!M`  
现在代码看起来就很一致了。 AxOn~fZ!  
X8Xw'  
六. 问题2:链式操作 -PI_ *  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f[b x|6  
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。 v$H]=y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^,$>z*WQ.  
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。 2 P=c1;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iYyJq;S   
^@&RJa-kb  
template < typename T > "s6O|=^*  
struct result_1 {bSi3oI  
  { &4%j   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {=Y.Z1E:  
} ; 3+%c*}KC~  
V ?10O  
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: 1i.t^PY  
M] +FTz  
template < typename T > f/r@9\x  
struct   ref k lRS:\dW  
  { d`z),A=  
typedef T & reference; aK%i=6j!  
} ; 6+MZ39xC  
template < typename T > oWZbfR9R  
struct   ref < T &> &wlSOC')j  
  { @ y (9LSs  
typedef T & reference; oM=Ltxv}  
} ; 7h4"5GlO0  
PLi[T4u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6NO_S  
f2sv$#'  
template < typename T > 6o_t;cpT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QT;mCD=OD  
  { H$ !78/f  
  return l(t) = r(t); 6S;-fj  
} FM c9oyU~  
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。 qc*z`Wz:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a!1\,.  
^<0azza/(  
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 BPoY32d"_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: piRP2Lbm*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "Q:m0P xb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y%X{[F  
最后的布局是:  xZ*.@Pkr  
                Add :EISms  
              /   \ A~CQ@  
            Divide   5 ;NrN#<j( !  
            /   \ je^!W?U4<  
          _1     3 AXV+8$ :R  
似乎一切都解决了?不。 tN' -4<+  
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。 DK/xHIv8-  
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。 7b,5*]oZ  
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: \>NjeMuWU  
OM!CP'u#{  
template < typename Right >  WDr'w'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {6YLiQ*_  
Right & rt) const =:rR%L!a  
  { hETTD%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <>,V> k|  
} b?-Ep?G'\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T"Ph@I<  
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。 (KaP=t}  
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。 (q+U5Ls6  
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。 N%{&%C6{  
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。 7MreBs(M  
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? ,o-BJ 069  
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: :&Xy#.un  
!n4p*<Y6  
template < class Action > CMa~BOt#  
class picker : public Action \;x+KD  
  { V2kNJwwk  
public : 1,fjdd8OM;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /X)fWO S6  
  // all the operator overloaded IpQ51  
} ; Jq)!)={  
)`]w\s #  
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。 SlvQ)jw%  
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: Z++JmD1J  
;3NA,JA#Y  
template < typename Right > {'8a' 9\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0%.l|~CE&  
  { ?g2Wu0<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?}y?e}y*xZ  
} (u@p[ncN}  
Dt\F]\6sd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :WejY`}H%  
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。 4;8 Z?.  
rwr>43S5<3  
template < typename T >   struct picker_maker 'Uqz,  
  { MnUal}MO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5'gV_U  
} ; Zuod1;qIh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F n4i[|W42  
  { xS]=WO*  
typedef picker < T > result; Yd:8i JA  
} ; O#fGHI<43[  
>lxhXYp  
下面总的结构就有了: MDa 4U@Q  
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。 ^.y}2  
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。 5 rkIK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;_)&#X,?(  
至此链式操作完美实现。 2:^Dv1J)rD  
jD9 ^DzFx  
o7E?A  
七. 问题3 HYf&0LT<11  
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。 82Dw,Cn  
?n9gqwO  
template < typename T1, typename T2 > , }O>,AU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OF'y]W&  
  { (gZKR2hO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -kT *gIJ}  
} _U;z@  
~itrM3^"w  
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: Nw'i;}0v7r  
wB}s>o\  
template < typename T1, typename T2 > U~QIO O  
struct result_2 8.bIP ju%v  
  { > f,G3Ay  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4JSf t t  
} ; JSCe86a7<E  
5]DgfwX  
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? |GJSAs"L@  
这个差事就留给了holder自己。 Uc]S7F#  
    $Kn{x!,"(  
FB3C'!'<)  
template < int Order > Ub!MyXd{q  
class holder; V(n7hpS  
template <> Qvt  
class holder < 1 > +@>K]hdr  
  { qV2aa9p+  
public : =NxT9$V  
template < typename T > d[(KgX9  
  struct result_1 X8aNl"x  
  { dq[X:3i  
  typedef T & result; ^3?]S{1/#  
} ; +HvEiY  
template < typename T1, typename T2 > 5{ ?J5  
  struct result_2 Kppi N+||  
  { {x$WBy9  
  typedef T1 & result; 1#BMc%  
} ; Bo.< 4P  
template < typename T > @AM;58.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =y)e&bj  
  { |/rms`YQ  
  return (T & )r; 8XFs)1s[  
} |Et8FR3[m  
template < typename T1, typename T2 > i#c1 ZC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "`;$wA  
  { n1D,0+N=  
  return (T1 & )r1; 36ygI0V_  
} Yn!)('FdT!  
} ; c8'a<<sj  
h+ixl#:  
template <> x93t.5E6  
class holder < 2 > 6@ B_3y  
  { _`'VOY`o  
public : Wx~N1+  
template < typename T > /{h@A~<96  
  struct result_1 Vu6$84>-,  
  { A{3VTe4TV  
  typedef T & result; 3.[ fTrzJ  
} ; J0xV\O !e  
template < typename T1, typename T2 > )?es3Ehqq  
  struct result_2 jhU'UAn  
  { .;),e#  
  typedef T2 & result; ']]C zze  
} ; N$cm;G=]  
template < typename T > fGK=lT$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >iE/t$%1  
  { S.G"*'N  
  return (T & )r; }.+{M.[}  
} ddR*&.Y!a  
template < typename T1, typename T2 > 9 GEMmo3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q)`3&b  
  { QYl Pr&O9  
  return (T2 & )r2; W@"s~I6  
} Fog4m=b`g  
} ; Y8$Y]2  
=~qQ?;o n  
.x6c.Y.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> >。 #J4{W84B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j6Msbq[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #kho[`9  
o|r8x_!+  
return l(i, j) = r(i, j); gzV&S5A{_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _>:R]2Ew  
&`]Lg?J  
  return ( int & )i; DjzHEqiH  
  return ( int & )j; H > Y0R  
最后执行i = j; FBDRbJ su  
可见,参数被正确的选择了。 F?h{IH f  
{0~ Sj%Ze  
}K<% h  
..Q$q2.  
)1E[CIaXK  
八. 中期总结 \W%Aeg*c  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: cOhx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,drbj.0-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g4p-$WyT8>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #ZzFAt  
idG}p+(;  
vIMLUL0  
A@:h\<  
$9~6M*  
Z{Si`GA  
九. 简化 >VnBWa<j3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1]DPy+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  gAFu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]H%S GQPn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p'@| O q&  
  +-*/&|^等 CO%o.j=1  
2. 返回引用。 ~tw#Q  
  =,各种复合赋值等 -a^%9 U  
3. 返回固定类型。 L4Nn:9b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QGC%, F"+  
4. 原样返回。 KR49Y>s<  
  operator, W##~gqZ/  
5. 返回解引用的类型。 XWuHH;~*L  
  operator*(单目) 1o Z!Up0  
6. 返回地址。 @.D1_A  
  operator&(单目) 47/14rY 2  
7. 下表访问返回类型。 b$*1!a  
  operator[] >14 x.c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }{oZdO  
  operator<<和operator>> xJNV^u  
@Yu=65h  
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。 Oh&k{DWE$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6=aXz2.f  
[B2g{8{!  
template < typename Left > CO<P$al  
struct value_return MS>QU@z7c  
  { T09'qB  
template < typename T > QDHTP|2e  
  struct result_1 oh?@[U  
  { @ ,9cpaL3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )iU@P7W=  
} ; sY%nPf~9q'  
UG~/   
template < typename T1, typename T2 > 3D2\#6yo  
  struct result_2 aN^x]0P!0  
  { .XZq6iF9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4?u<i=i  
} ; uOv0ut\\G  
} ; :(?F(Q^  
Y!1x,"O'H  
=Z(_lLNmh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uXm_ pQpF  
%fF0<c^-U  
下面我们来剥离functor中的operator() eX 0due  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A,u}p rwH  
DwNEqHi  
return l(t) op r(t) S.! n35  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W }"n*  
return op l(t) (+iOy/5#u  
return op l(t1, t2) dEvjB"x  
return l(t) op p7Xe[94d^  
return l(t1, t2) op |[3%^!f\  
return l(t)[r(t)] xNAa,aMM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K}feS(Ji  
x^959QO~  
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: nf2[hx@=U  
单目: return f(l(t), r(t)); $xK*TJ(k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =-dg]Ol8  
双目: return f(l(t)); l |Y?]LNr  
return f(l(t1, t2)); N!Cy)HnS\w  
下面就是f的实现,以operator/为例 8-_\Q2vG  
VUQx"R9-  
struct meta_divide "3Lq/mJYnZ  
  { OMz_xm.UPi  
template < typename T1, typename T2 > QI WfGVc-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EyK F5TP0  
  { )J>-;EYb8  
  return t1 / t2; 9e _8Z@|  
}  Qk)E:  
} ; aS3Fvk0R{h  
1Y6DzWI  
这个工作可以让宏来做: [vNaX%o  
(j%;)PTe+&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `iQ9 9  
template < typename T1, typename T2 > \ [+2iwfD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M/LC:,  
以后可以直接用 5<RZ ht$i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Fu$JI8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 huTWoMU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n]< >$  
~6!TMVr  
5f- eWW]!  
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 tXg>R _\C  
L Rn)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p3W-*lE  
class unary_op : public Rettype |qq7vx  
  { %-Oo9 2tP  
    Left l; p O O4fc  
public :  C4.g}q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sqE? U*8.-  
]N4?*S*jd)  
template < typename T > JIh:IR(ta  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RbN# dI'  
      { L >HyBB  
      return FuncType::execute(l(t)); F&6Xo]?  
    } e:T8={LU2W  
C9Xj)5k@R  
    template < typename T1, typename T2 > SLi?E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L; (J6p]h  
      { # M18&ld,r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w\{oOlE  
    } fZNWJo# `.  
} ; %VsIg  
NA-)7i*>J  
{[Z}<#n)  
同样还可以申明一个binary_op 2J1YrHj3  
G5hh$Nmpi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eW/sP Q-  
class binary_op : public Rettype -8pQI  
  { dOx0'q"Z  
    Left l; /^9KZj  
Right r; fb;y*-?#  
public : N^@aO&+A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \ QE?.Fx  
:@c\a99Kx  
template < typename T > *L+)R*|:&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VqBb=1r%o7  
      { @@~Ql  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KL^hYjC  
    } a%NSL6  
$9PscubM4  
    template < typename T1, typename T2 > gzd)7np B2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d7i 0'R  
      { W,-fnJk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TZ>_N;jTZ  
    } m0[JiwPI  
} ; w^N3Ma  
s;!Tz)  
T$vDw|KSVP  
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 M_Z(+k{Gy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :}{,u6\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @q<F_'7is  
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。 m |%ly  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l/:23\  
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。。。 ZMn~QU_5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (sN;B)  
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) 'rSP@  
下面是修改过的unary_op 0.kQqy~5  
JR^#NefJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 60Szn]z'8[  
class unary_op j _p|>f<}  
  { _=ziw|zI  
Left l; w\(; >e@  
  Xn3 \a81  
public : x !^u$5c  
CTh!|mG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EN/e`S$)  
H=1Jq  
template < typename T > 5A`T}~"X  
  struct result_1 V^/]h u  
  { p*OpO&oodu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <o:|0=Sw b  
} ; n7*.zI]%&  
TL*8h7.(  
template < typename T1, typename T2 > } Rs@  
  struct result_2 bUS"1Tg]*6  
  { 9aKt (g6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =*Ru 2  
} ; f'Cx %  
#s]'2O  
template < typename T1, typename T2 > VY]L<4BfGL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kh,zp{  
  { 1?hx/02  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %9Y3jB",2  
} )"4v0dv  
*p=a-s5-  
template < typename T > 2Pz)vnV"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NU{`eM  
  { W&HF*Aw  
  return OpClass::execute(lt(t)); jGaI6G'N  
} lk`,s  
),;O3:n  
} ; 8DO3L "  
(yxHXO9N  
%SJ2W>e  
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 @b5zHXF83E  
好啦,现在才真正完美了。 .M zAkZ=  
现在在picker里面就可以这么添加了: W v4o:_}  
.sE5QRVc  
template < typename Right > Q( g&/O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m\xlSNW'q  
  { 3Lw&HtH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GT3 ?)g{Z  
} 4ht+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。 RI</T3%~  
+q-/~G'  
K]s*rPT/,  
,"U_oa3  
?D8 +wj  
十. bind 5*P+c(=  
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。 w_hN2eYo&e  
先来分析一下一段例子 6<>T{2b:(p  
1xsIM'&  
s%xhT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e_Un:r@)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @?E|]H!S]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lS!uL9t.  
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。 yhzZ[vw7k  
我们来写个简单的。 ey ;94n:<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {Xw6p  
对于函数对象类的版本: Ptj[9R  
U2TR>0l  
template < typename Func > lw j,8  
struct functor_trait 0<'Q;'2* L  
  { /ij)[WK@  
typedef typename Func::result_type result_type; ;.EW7`)Z  
} ; 6X`i*T$.  
对于无参数函数的版本: 2T >K!jS  
~+OAAkJ9  
template < typename Ret > G>f2E49BXt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XjINRC8^4  
  { _Cnl|'  
typedef Ret result_type; b`yb{& ,?  
} ; T2/lvvG  
对于单参数函数的版本: Fh0cOp(  
U\~9YX8  
template < typename Ret, typename V1 > 4_&+]S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k?7V#QW(  
  { o{r<=X ysM  
typedef Ret result_type; `j)S7KN  
} ; L$rMfe S  
对于双参数函数的版本: ]R?{9H|jwE  
glo Y@k~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bjCO@t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yNU.<d 5  
  { |18h p  
typedef Ret result_type; 9qcA+gz:|  
} ; gR\-%<42  
等等。。。 uzgQ_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JDp{d c  
yMVlTO  
template < typename Func > #|R#/Yc@Bv  
struct func_return kACgP!~/1  
  { |X6/Y@N  
template < typename T > vv0+F6 @  
  struct result_1 Nt'6Y;m!  
  { ,C97|6rC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Md[M}d8  
} ; jqv"8S5  
CaE1h9  
template < typename T1, typename T2 > RJhafUJ zH  
  struct result_2 2/F";tc\'  
  { i&_&4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  TG^?J`  
} ; B/F6WQdZ  
} ; |S0nR<x-M  
mi]bS  
vmsrypm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R!Lh ~~@{(  
|^k&6QO5  
template < typename Func, typename aPicker > (2uF<$7(  
class binder_1 "kS!rJ[  
  { s:ZYiZ-  
Func fn; ($or@lfs  
aPicker pk; Vl\8*!OL%  
public : M%(^GdI#Vf  
#ExNiFZ  
template < typename T > xP+`scv*m#  
  struct result_1 *l{GD1ZDk  
  { 1LZ[i89&%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~;S  
} ; DV{0|E  
}huFv*<@'  
template < typename T1, typename T2 > {'@`: p&3r  
  struct result_2 a2%xW_e  
  { M)6iYA%$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B9(@ .  
} ; RzOcz=A}  
tN1xZW:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fPBJ%SZ  
Uu_Es{@  
template < typename T > !fmbm4!a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A~)#  
  { AC&)FY  
  return fn(pk(t)); mxEn iy  
} M~ eXC  
template < typename T1, typename T2 > aM7=>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s~'"&0Gz  
  { 6"YcM:5~  
  return fn(pk(t1, t2)); pt$\pQ  
} riv8qg  
} ; E*AI}:or;  
@s.civ!Yk  
sXaudT  
一目了然不是么? 7z;X@+O}s  
最后实现bind ISHzlEY  
s3sPj2e{  
7SJR_G6,{  
template < typename Func, typename aPicker > vdIert?p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SxI-pH'  
  { r t0_[i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !rsGCw!Pg  
} m gE r+  
`n?Rxhkwp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /*2)|2w  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )_olJCdaP^  
p|+TgOYOc  
十一. phoenix 2h:{6Gq8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /b7]NC%  
4$+1&+@ ]  
for_each(v.begin(), v.end(), \IaUsx"#o{  
( Ge7Uety  
do_ QpD- %gN  
[ 4;*jE (  
  cout << _1 <<   " , " p""\uG'  
] bH.SUd)  
.while_( -- _1), fE"-W{M  
cout << var( " \n " ) 6Ts[NXa  
) :cvT/xhO  
); jwpahy;\WL  
=P%?{7  
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: Lpohc4d[V  
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 0`V;;w8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ae\:{[c_D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B$M4f7  
lVCnu> 8  
U@9v(TfV  
template < typename Cond, typename Actor >  SQ&}18Z~  
class do_while 6 2#@Y-5  
  { iG#9 2e4  
Cond cd; 2@W`OW Njm  
Actor act; 2H1 [ oD[  
public : 5"y)<VLJX  
template < typename T > gO{$p q}  
  struct result_1 =h xyR;  
  { >0_{80bdO  
  typedef int result_type; jx{ fel  
} ;  //0Y#"  
[dFe-2u ,$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SAiaC _  
eLLOE)x  
template < typename T > jn`5{ ]D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P%ThW9^vnj  
  { yuC|_nL  
  do 1B gHkDW  
    { =KAN|5yn  
  act(t); hXvC>ie(i  
  } n0G@BE1Y=  
  while (cd(t)); zJ$U5r/u  
  return   0 ; [kTckZv  
} .K1wp G[4  
} ; )3R5cq  
EI)2 c.A  
>6Jz=N,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }u8g7Nj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OsW*@v(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :;c`qO4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \%B7M]P  
下面就是产生这个functor的类: q&}+O  
VoQhzp6&  
EG|_YW7  
template < typename Actor > C4GkFD   
class do_while_actor ta<8~n^?  
  { kkW}:dBl  
Actor act; 6oFA=CjU{  
public : Q,Y^9g"B`~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 11 k}Ly  
j<6+p r  
template < typename Cond > M`8c|*G   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oad /xbp@/  
} ; 1|AY&u%fiP  
bR1Q77<G\  
2kk; z0f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :6Tv4ZUvcG  
最后,是那个do_ lauq(aD_C  
h(GSM'v  
dPxJ`8  
class do_while_invoker qq_ZkU@xg  
  { %mD{rG9  
public : yhI;FNSf  
template < typename Actor > <r(D\rmD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6__HqBQ  
  { vP+qwvpGr  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9g'6zB  
} +JM@kdE5b  
} do_; w~jm0jK]  
!qHB?]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (uy\~Zb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H<;~u:;8Q  
最后来说说怎么处理break和continue a#x@ e?GvI  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 'cAS>s"$}V  
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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