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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : ! iPn%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <K=B(-~  
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, z)Q^j>%  
kFIB lPV  
ng&EGM  
8$<AxNR  
  class filler D>7_P7]y  
  { l;Wy,?p  
public : ,<P[CUD&&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *A1TDc$  
} ; }jY[| >z  
cVHE}0Xd(  
a6k(O8Ank3  
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: 9X {nJ"  
UK <DcM~n  
L5k>;|SA  
(8-lDoW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0-~6} r$  
o? O,nD 6  
r?yJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;Y|~!%2~  
5fx,rtY2sQ  
> v!c\  
BQ}.+T\  
二. 战前分析 >wS:3$Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 E#2k|TpH4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `w=H'"Zv  
dK;\`>8  
.kKwdqO+zB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ~!d)J  
  /* --------------------------------------------- */ ,S0~:c:)  
vector < int *> vp( 10 ); Mm7n?kb6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F3 l^^ Mc  
/* --------------------------------------------- */ B?ob{K@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x^O2Lj,w\  
/* --------------------------------------------- */ pn%|;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6p=xgk-q  
  /* --------------------------------------------- */ ?! _pP|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /e?ux~f|  
/* --------------------------------------------- */ A{Htpm~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3&nc'  
Nx (pJp{S  
vgW1hWmHJ  
p,u<g JUL  
看了之后,我们可以思考一些问题: c)!s[oL  
1._1, _2是什么? |Sv#f2`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :+^$?[6]  
2._1 = 1是在做什么? `L*;58MA  
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。 !@Vp Bl  
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。 -zLI!F 0  
{i}Q}OgYq  
@$yYljP  
三. 动工 cTa D{!zm5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MVv^KezD  
M Hyl=5  
VrE5^\k<a  
Bpo68%dx89  
template < typename T > <.(/#=2  
class assignment Y9L6W+=T  
  { ZpctsCz]  
T value; X|1YGZJ  
public : 5_C#_=E  
assignment( const T & v) : value(v) {} }<h. chz,  
template < typename T2 > UYrzsUjg&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^QQ NJ  
} ; w ]-iM  
Z:$b)+2:\  
T<?BIQz(}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d@f2Vxe7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4^ 6L])y  
G5f57F  
sLqvDH?V  
-86:PL(I"  
  class holder I8]NY !'cW  
  { K/+C6Y?  
public : kD7(}N8YR  
template < typename T > !#qB%E]a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >;W(Jb7e  
  { mDf WR  
  return assignment < T > (t); ]t;5kj/  
} ]bweQw@i  
} ; X-F HJ4  
#?6RoFgMe  
]!:Y]VYN)\  
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: rtE,SN  
x)L@x Q  
  static holder _1; IyP].g1"U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X&Lt?e,&  
/Ql}jSKi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zUqDX{I8  
而不用手动写一个函数对象。 rSn7(3e4^  
q8>Q,F`BA  
|Wk G='02  
3k^jR1  
四. 问题分析 m5{SPa,y  
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。 !F)oX7"  
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。 ;D:T ^4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }*.*{I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _AYF'o-Cm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'DQyB`V2y  
pASVnXJZ  
五. 问题1:一致性 9To6Rc;  
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?| "QS7?=>*F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ||aU>Wj4  
>,3 3Jx  
struct holder xK3;/!\`  
  { Kx0dOkE  
  // eVXbYv=gJ@  
  template < typename T > sXu+F2O  
T &   operator ()( const T & r) const T 1=M6iJ  
  { *cIXae^Y7  
  return (T & )r; e.V){}{V  
} &)-?=M  
} ; rI/KrBM  
/$(D>KU  
这样的话assignment也必须相应改动: JB<4 m4-  
pdSyx>rJ  
template < typename Left, typename Right > {wI0 =U  
class assignment J?'!8,RX  
  { >kYyR.p.b  
Left l; rY}ofq7b  
Right r; $hio (   
public : 'Iu(lpF&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uE(w$2Wi  
template < typename T2 > 4a-wGx#h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g 7X>i:  
} ; Kl?1)u3^4  
M_K&x-H0  
同时,holder的operator=也需要改动: DxHeZQ"LL  
d yd_dK/  
template < typename T > Sf9+TW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kWFR(J&R  
  { xX ZN<<f59  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bX,Z<BvbF  
} _qV_(TpS+  
#'qW?8d}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,P^"X5$   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &!ZpBR(  
+dfSCs  
return l(rhs) = r; %:lQ ~yn  
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。 *L=CJg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X`&E,;bIb  
8Ex0[ e  
template < typename Tp > K\G|q}E/1  
class constant_t o%:eYl  
  { 2sngi@\  
  const Tp t; Oaui@q  
public : EOL03N   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Jy9&=Qh   
template < typename T > 3I]5DW %-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i> ;G4  
  { 9 wc=B(a|  
  return t; ~F WmT(S  
} l<5!R;?$  
} ; j2+&B9 (  
Lxl?6wZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (U)=t$=o  
下面就可以修改holder的operator=了 XIU2l}g  
95}"AIi  
template < typename T > &A~1Q#4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a`}-^;}SW  
  { !T}`h'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7r>^_aW  
} Ex<loVIrP$  
I8m(p+Z=  
同时也要修改assignment的operator() /Mv'fich(  
 m{~r6@  
template < typename T2 > Js'|N%pi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1z)+P1nH]  
现在代码看起来就很一致了。 DGcd|>q  
{+!_; zzZ  
六. 问题2:链式操作 dpy,;nqzeN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t;'__">:q  
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。 il: ""x7^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。 K.z@Vx.  
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。  M`bK   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q9( eH2=  
}i\U,mH0_&  
template < typename T > F Cp\w1+  
struct result_1 YT@D*\  
  { qiyX{J7Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bAkCk]>5  
} ; >P_/a,O8  
"4Bk  
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: Jmcf9g  
^ALR.N+<  
template < typename T > HuRq0/"  
struct   ref 2sXNVo8`w"  
  { ]hC6PKJU  
typedef T & reference; {zmh0c; |  
} ; >I&'Rj&Mc  
template < typename T > xkPH_+4i8  
struct   ref < T &> c:OFBVZ   
  { wBa IN]Y,  
typedef T & reference; r,FPTf  
} ; =,HxtPJ  
XqxmvN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J =j6rD  
fk)5TPc^  
template < typename T > p@Va`:RDW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mcgkNED  
  { Zk .V   
  return l(t) = r(t); #@^mA{Dt5  
} B*c@w~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。 [.[|rnil  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q}qw` L1  
a|5^4 J \%  
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 r}%2;!T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E{B8+T:3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -l2aAK1M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ab/^z0GT  
最后的布局是: :rcohzfa  
                Add 90rY:!e  
              /   \ QswbIP/>:'  
            Divide   5 eX0ASI9  
            /   \ >v9@p7Dn  
          _1     3 : l&g5  
似乎一切都解决了?不。 ]\ DIJ>JZ  
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。 T^F9A55y  
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。 V#-\ 4`c  
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: 3l?-H|T  
1:Dm, d;  
template < typename Right > "'zVwU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0[QVU,]<  
Right & rt) const Hi5}s  
  { 'v?"TZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1O@y >cV  
} \[MQJX,dn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l<"Z?z  
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。 7!r)[2l  
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。 9@{=2 k  
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。 KvtX>3#qM  
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。 oy< q;'  
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? g*a|QBj%  
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: _G1C5nkDl4  
sY*iRq  
template < class Action > Q/u1$&1  
class picker : public Action f;Uf=.#F  
  { %`b %TH^  
public : >|| =#;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `^#V1kRmH  
  // all the operator overloaded }_GI%+t  
} ; tJgo% P1  
C;BC@OE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 KBSO^<7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >ngP\&\  
*!p#1fE  
template < typename Right > R3\oLT4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OEwKT7CX  
  { v==]v2 -  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x+B7r& #:  
} +,$ SZO]  
gI5"\"T{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ),53(=/hl  
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。 C_q@ixF{  
SZ)AO8&  
template < typename T >   struct picker_maker _Vl22'wl  
  { mYRW/8+g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mO|YX/>  
} ; Kp.d#W_TX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KM o]J1o  
  { }k7t#O  
typedef picker < T > result; fO'"UI  
} ; hNWZ1r~_  
`L#`WC@[o  
下面总的结构就有了: FvTc{"w /  
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。 20Rj Rd  
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。 QW[ gDc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @}[yC['  
至此链式操作完美实现。 +* AdSzX  
wx2 EMr   
Rz\:)<G  
七. 问题3 9S8>"w^R  
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。 ~E J+<[/  
Z&w/JP?  
template < typename T1, typename T2 > 08 $y1;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g(`m#&P>G  
  { tITx+i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c@&-c[k^W  
} TcjTF|q>  
7F!(60xY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d=J$H<  
oMNgyAp^  
template < typename T1, typename T2 > ,KO_h{mI<  
struct result_2 VP\'p1a  
  { m.|__L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,-[e{=Cz  
} ; gqCDF H  
M!Hn`_E  
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? .>A`FqV$~+  
这个差事就留给了holder自己。 J#OiY  
    GI ~<clhf  
|1z?#@BH  
template < int Order > _pM~v>~*+  
class holder; sb^%eUU])  
template <> Y%"6  
class holder < 1 > djGzJLH  
  { f:)%+)U<Xm  
public : 7 g2@RKo  
template < typename T > h%0hryGB  
  struct result_1 O,>`#?  
  { sh|@X\EZO  
  typedef T & result; #4Z]/D2G  
} ; K@DK4{  
template < typename T1, typename T2 > YH%aPsi  
  struct result_2 Ig*qn# Dd  
  { ^71!.b%  
  typedef T1 & result; :gvw5h%  
} ; GdxMHnn=  
template < typename T > !x, ;&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Llf |fayq  
  { Ew4>+o!  
  return (T & )r; Qo4+=^(  
} Al^n&Aa+\  
template < typename T1, typename T2 > +&W%]KEh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g[rxK n\Z  
  { \LFRu  
  return (T1 & )r1; q<YteuZJ,  
} vZdn  
} ; hrwQh2sm  
ZWC-<QO"<  
template <> }),tk?\  
class holder < 2 > <&7KcvBn"4  
  { p< fKj  
public : OHqc,@a;+  
template < typename T > FtUOgL)|  
  struct result_1 idwiM|.iU  
  { uC3o@qGW<  
  typedef T & result; \#(cI  
} ; f`5e0;zm  
template < typename T1, typename T2 > {iP^51fy  
  struct result_2 +$MNG   
  {  w' E  
  typedef T2 & result; UTEUVcJ\  
} ; x1m J&D  
template < typename T > ti:qOSIDTA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :X>%6Xj?RV  
  { r5b5`f4  
  return (T & )r; i|X ;n  
} XEF|B--,  
template < typename T1, typename T2 > 3K2`1+kBVG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r5qp[Ss3F  
  { #>-_z  
  return (T2 & )r2; AL/q6PWi  
} N|c;Qzl  
} ; 7|6uY  
Egv (n@1  
y]5O45E0  
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> >。 %eCbH`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JcEPwF.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d `LBFH,  
^[}^+  
return l(i, j) = r(i, j); Hm|8ydNs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _tZT  
n?*Fr sZ  
  return ( int & )i; <syMrXk)R(  
  return ( int & )j; T:aYv;#0  
最后执行i = j; !Q!= =*1H  
可见,参数被正确的选择了。 ahNpHTPa  
`_C4L=q"  
w-l:* EV8  
K'.aQ&2  
T+7O+X#  
八. 中期总结 M XsSF|-  
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: b f.__3{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _,:gSDW|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hER]%)#r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I/D (gY06<  
,)3%@MwO  
:B?C~U k  
'+LbFGrO3  
J ylav:  
?yop#tjCbY  
九. 简化 n}(/>?/  
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。 L=4%MyZ.e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <eP`Lu"  
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: >ENZ['F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e ?FjN 9  
  +-*/&|^等  }t}y  
2. 返回引用。 EM9K^l`  
  =,各种复合赋值等 J{ fTx@?(  
3. 返回固定类型。 A)"?GK{*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wWjZXsOd  
4. 原样返回。 JmL{&  
  operator, h= tzG KI  
5. 返回解引用的类型。 _p0@1 s(U  
  operator*(单目) @I_!q*  
6. 返回地址。 (JV [7u -  
  operator&(单目) DJ)Q,l*|N9  
7. 下表访问返回类型。 f@Oi$9CZn  
  operator[] g i>`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (R^X3  
  operator<<和operator>> >1luLp/,$  
})~M}d2LXB  
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。 [_kis  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ux>wa+XFa  
9BW"^$  
template < typename Left > D@.+B`bA  
struct value_return T$ w`=7  
  { 05 56#U&>  
template < typename T > E}-Y!,v^  
  struct result_1 +UvT;"  
  { ":igYh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vGX L'k  
} ; Rda~Drz  
qXF#qS-28  
template < typename T1, typename T2 > U+[ p>iP  
  struct result_2 +g.lLb*#  
  { <D}yqq@|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RX])#=Cs  
} ; I= '6>+P  
} ; pDYcsC{p  
Kg8n3pLAX  
OV>JmYe1{/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~7;AV(\%e  
Xzn}gH]  
下面我们来剥离functor中的operator() zEBUR%9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;rj|>  
eVRPjVzQ'Q  
return l(t) op r(t) &m5FYm\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !pJd^|4A]  
return op l(t) pB;8yz=  
return op l(t1, t2) r)]8zK4;=  
return l(t) op HI\V29 a  
return l(t1, t2) op 'nQQqx%v  
return l(t)[r(t)] fUKi@*^ZUa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DnP "7}v  
>{1 i8 b@  
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: =zsA@UM0  
单目: return f(l(t), r(t)); -hU1wX%U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "K)ue@?  
双目: return f(l(t)); wSPwa,)7s  
return f(l(t1, t2)); x\K9|_!  
下面就是f的实现,以operator/为例 'UFPQ  
D/oO@;`'c  
struct meta_divide 1e)5D& njS  
  { L"[>tY  
template < typename T1, typename T2 > @AfC$T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EC8Fapy  
  { D:=Q)Uh0I  
  return t1 / t2; [~5<['G  
} w:3CWF4q]  
} ; 6|10OTVu`  
kP[LS1}*  
这个工作可以让宏来做: N_o|2  
4S\St <  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p%#=OtkC  
template < typename T1, typename T2 > \ ;=lQMKx0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h=o%\F4  
以后可以直接用 r"$~Gg.%(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J/>9w  
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 g$T% C?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,/Al'  
%(ms74R+  
P;V5f8r?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Sej(jJX1  
bZCNW$C3l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jn._4TQ*}  
class unary_op : public Rettype `%$l b:e  
  { tk66Ggi[K  
    Left l; xY@<<  
public : Xu%8Q?]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V7)<MY  
%ou@Y`  
template < typename T > 9/dI 6P7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }~!KjFbs  
      { LPS]TG\  
      return FuncType::execute(l(t)); Jl@YBzDfF  
    } HImQ.y!B  
eeCrHt4;  
    template < typename T1, typename T2 > 4%>2 >5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l5<&pb#b  
      { qs3V2lvYw{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^-g-]?q  
    } j% Wip j;c  
} ; LLd5Z44v  
iu'At7  
3}nkTZG  
同样还可以申明一个binary_op \!df)qdu  
g&fq)d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @  Br?  
class binary_op : public Rettype j!/=w q  
  { x]pZcx9  
    Left l; SxW.dT8{  
Right r; Xr]<v%,C  
public : FSHC\8siS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s/0~!0  
8=WX`*-uH  
template < typename T > g$^I/OK?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zTW)SX_O  
      { 2A(IsUtqO:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qqr]S^WW  
    } Tw@:sWC  
'=cAdja  
    template < typename T1, typename T2 > Y%#r&de  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >m4HCs>  
      { #KwK``XC 4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r 9whW;"q  
    } d5l].%~  
} ;  y aLc~K  
K%3{a=1  
baz~luM  
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 2_ CJV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [Q:mLc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1wt(pkNk  
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。 qTrb)95  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TmUN@h  
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。。。 zz1]6B*eX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YHfk; FI  
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) ghDOz 3  
下面是修改过的unary_op s#%P9A  
,]Q i/m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k/.a yLq  
class unary_op cB|Rj}40v  
  { ILMXWw  
Left l; 4NRG{FZ9  
  \4"01:u'  
public : +w9X$<?_  
8 CCA}lOG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YZQF*fj  
G ,? l o=m  
template < typename T > ZmzYJ$:6  
  struct result_1 &]P1IQ  
  { 3p#BEH<re  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l t{yo\  
} ; [FN4_  
P"ATqQG%D  
template < typename T1, typename T2 > VZEDBZ x*  
  struct result_2 \. _TOE9L  
  { P#N@W_""YD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >%Nqgn$V  
} ; 1^^9'/  
:%kJ9zW  
template < typename T1, typename T2 > @&}~r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C ehz]C  
  { #Oq~ZV|<l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mYw9lM  
} r E<Ou"  
>gGdzL  
template < typename T > xa$p,_W:'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + -OnO7f  
  { VMgO1-F  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4}MZB*);0  
} (5R_q.Wu  
~$:=hT1  
} ; ?^3Q5ye  
/IyCvo  
8CN~o|uN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i\94e{uty[  
好啦,现在才真正完美了。 aFtL_# U  
现在在picker里面就可以这么添加了: i.Jk(%c  
EL+P,q/b  
template < typename Right > &&er7_Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z4iZE*ZS  
  { N9jSiRJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (J,^)!g7  
} })^%>yLfc|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )Ept yH  
c>pbRUMH  
6nP-IKL  
]<B@g($  
2,.;Mdl  
十. bind &ytnoj1L(  
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。 "- XJZ;5  
先来分析一下一段例子 pXBlTZf  
IQya{e  
/UAcN1K!B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} byB ESyV!O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g9K7_T #W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SB}0u=5  
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。 6}xFE]Df-Y  
我们来写个简单的。 L4?)N&V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lX*IEAc  
对于函数对象类的版本: VvJ]*D+e  
e+ckn   
template < typename Func > k~+(X|!5w  
struct functor_trait <~}# Q,9  
  { h%yw'?s  
typedef typename Func::result_type result_type; %@9pn1,  
} ; _J+p[=[L  
对于无参数函数的版本: 2&Hn%q)  
dD{{G :V  
template < typename Ret > FsdxLMwk1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u(92y]3,  
  { k"kGQk4  
typedef Ret result_type; G<2OL#Y-  
} ; g?e$B}%  
对于单参数函数的版本: kgq"b)  
Q1A_hW2x  
template < typename Ret, typename V1 > Hd/|f;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z^ai *   
  { ]f3[I3;K  
typedef Ret result_type; e;*GbXd|  
} ; o*[n[\cR  
对于双参数函数的版本: H'Oy._,]t  
}f~:>N#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AqdQiZ^9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B#+0jdF;  
  { YR 5C`o  
typedef Ret result_type; 0:CIM  
} ; uuD|%-Ng  
等等。。。 tRl01&0S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ""; Bq*Y#  
Z}8khNCYr  
template < typename Func > THVF(M4v  
struct func_return t-gLh(-.  
  { KWq&<X5  
template < typename T > ;ewqGDe'3  
  struct result_1 -E$(<Pow~\  
  { SU,#:s(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }MCh$  
} ; @L9C_a  
ep$C nBwE  
template < typename T1, typename T2 > Q{:5gh  
  struct result_2 K&\ q6bU  
  { \~(scz$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /O^aFIxk  
} ; InAx;2'A:  
} ; mB.j?@Y%  
$ #*";b)QY  
_x2i=SFo*$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AgBXB%).  
SqF `xw  
template < typename Func, typename aPicker > =(3Yj[>st  
class binder_1 ki8;:m4  
  { a7? )x])e  
Func fn; ~fht [S?@M  
aPicker pk; v>[U*E  
public : FJ/c(K  
BQ;F`!Hx?  
template < typename T >  Fhk 8  
  struct result_1 gfW_S&&q  
  { "KiTjl`M,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,\Q^[e!m~  
} ; TdCC,/c 3  
!lnRl8oV  
template < typename T1, typename T2 > t|5T,YFG  
  struct result_2 Fcz}Gs4  
  { V?zCON  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4%GwCEnS  
} ; na4^>:r~  
*M]@}'N  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }t FRl  
okkMx"  
template < typename T > T!yI+<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B*3<(eI  
  { 6SqS\ 8  
  return fn(pk(t)); DTMoZm  
} _-R&A@  
template < typename T1, typename T2 > DmA~Vj!a^y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {@7xOOAw  
  { {2v,J]v_[  
  return fn(pk(t1, t2)); wxc24y  
} t8?$q})RL  
} ; Pl\r|gS;  
sq45fRAi  
&*YFK/]  
一目了然不是么? >oGs0mej  
最后实现bind 4/?@ %  
U(rY,4'  
Q ^{XM  
template < typename Func, typename aPicker > h0oe'Xov  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #7r13$>!  
  { %E k!3t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C)?tf[!_6  
} 3Ow bU  
Iy#=Nq=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U0ZPY )7k  
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。 }`uFLBG3  
/iw$\F |8  
十一. phoenix E'cI}q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ju@8_ ?8=  
>n"4M~I  
for_each(v.begin(), v.end(), WI6h G  
( Xx+eGV";`  
do_ $z[@DB[  
[ I&wJK'GM`  
  cout << _1 <<   " , " ?ocBRla  
] ;-Ki`x.oJ  
.while_( -- _1), !!+LFe4su  
cout << var( " \n " )  Eyq4w  
) E"zC6iYZ;  
); ' >k1h.i  
sH.,O9'r  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: gx.\&W b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ) W/_2Q.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `d}t?qWS;F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hplxs#  
ENy$sS6[D  
i<{:J -U|  
template < typename Cond, typename Actor > 0[f[6mm%m  
class do_while &fW'_,-  
  { Z]XjN@j"  
Cond cd; NpH9}, 1i  
Actor act; c"diNbm[  
public : *RmD%[f  
template < typename T > &S39SV  
  struct result_1 =9;b|Y"aQ  
  { 0|6Y% a\U  
  typedef int result_type; aUi^7;R&<  
} ; Tm2+/qO,  
}yaM.+8.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {s0!hp  
u s8.nL/  
template < typename T > bO* hmDt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 ^=kt 2[  
  { n-{.7  
  do deEc;IAo  
    { LRR)T: e}q  
  act(t); B r6tgoA  
  } OQVo4yl"  
  while (cd(t)); IdCE<Oj\  
  return   0 ; ]*D~>q"#\  
} y+ 4#Iy  
} ; }L @~!=q*  
p) ?6~\F:  
:1;"{=Yx}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "jf_xZ$H-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :kC*<f\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S{Zf}8?6$  
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。 .hjN*4RY  
下面就是产生这个functor的类: eH~T PH  
8\G"I  
FH{p1_kZ=  
template < typename Actor > [ ~kS)  
class do_while_actor 8T8]gM  
  { 4>/i,_&K K  
Actor act; 7eW6$$ju,N  
public : A p 3B'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |E;+j\   
cYBjsN(!A|  
template < typename Cond > wxN&k$`a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,t!I%r  
} ; wh!8\9{g  
24sQon  
+O)ZB$w4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ENI|e,'[  
最后,是那个do_ g`~;"%u7cn  
P76gJ@#m  
KUC%Da3  
class do_while_invoker CAmIwAx6;  
  { ?A04qk  
public : MHGaf`7ro  
template < typename Actor > c7R&/JV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JSx[V<7m  
  { FEX67A8 /;  
  return do_while_actor < Actor > (act); =dmxE*C  
} )<Mo.  
} do_; J(A+mYr{:  
t gHN\@yj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N34bB>_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [&l+Ve(  
最后来说说怎么处理break和continue c._!dq&#R  
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。 ~f( #S*Ic  
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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