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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bLWY Tj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k:V9_EI=  
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, ml|FdQ  
9BlpqS:P&  
:!cK?H$+  
A[@koLCL  
  class filler fp(zd;BSQ  
  { $;(@0UDE  
public : ab9ecZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y|wjt\M  
} ; }oiNgs/N  
e*`ht+  
gREk,4DAv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s5G`?/  
}^Sk.:;n3  
^kC!a>&  
.>r3ZwrE'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V= &M\58  
|RD )pvVM  
R#YeE`K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zICCSF&H  
%MGt3)  
,?jc0L.'r]  
wjH1Ombt  
二. 战前分析 +-),E.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Odw'Ua  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Wj!+ E{y<r  
*pD|N  
F#L1~\7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %2b^t*CQ  
  /* --------------------------------------------- */ 6~jAh@-  
vector < int *> vp( 10 ); 1_!?wMo:f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #Vmf 6  
/* --------------------------------------------- */ V'RbTFb9Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \K"7U  
/* --------------------------------------------- */ ZDL1H3;R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QL7.QG  
  /* --------------------------------------------- */ qs\Cwn!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y]PuY \+  
/* --------------------------------------------- */ | @ ut/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [aA@V0l  
?[.8A/:5  
Y+),c14#  
nql9SQ'\\  
看了之后,我们可以思考一些问题: oR~d<^z(  
1._1, _2是什么? K/Pw;{}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xDl; tFI  
2._1 = 1是在做什么? &uc`w{,Zs  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 dG0zA D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k18v{)i~  
JF~9efWe>  
p/nATvh$  
三. 动工 o o'7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |/xx**?  
ZI1]B944ni  
#C.  
#Ff8_xhP2  
template < typename T > <%d!Sk4  
class assignment {irc~||4  
  { - G/qfd|s/  
T value; )=iv3nF?6N  
public : <b *sn] l  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9M($_2,44  
template < typename T2 > :2M&C+f[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'Nt)7U>oC9  
} ; bW! &n  
))Z>$\<:  
vR!g1gI23  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;/Z-|+!IJt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0,m]W)  
"@hd\w{.  
Cy/VH"G=  
e Csk\f`  
  class holder vK+reXE  
  { A-uIZ zC  
public : 6| B9kh}  
template < typename T > R3a}YwJFXF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R)*DkL!  
  { 3+uL@LXd  
  return assignment < T > (t); F xm:m  
} =$)M-;6  
} ; ,e9M%VIu6[  
IaSpF<&Y;  
2'-"&d+ O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MYjc6@=cR  
ojlyW})$%  
  static holder _1; *-5N0K<kQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q0K$ZWM`7  
KgkRs?'z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N2'aC} I  
而不用手动写一个函数对象。 j:'g*IxM_  
YK6'/2!  
[yk-<}#B  
F{a;=h#@Q  
四. 问题分析 t>?tWSNf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EZ|v,1`e  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4LB8p7$|a3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E}S%yD[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n6WKk+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8aWEl%  
&R@([=1  
五. 问题1:一致性 EmcLW74  
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?| !YjxCx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YcDKRyrt  
}kr?+)wB  
struct holder r)}U 'iv*%  
  { T#3@r0M  
  // /A-WI x  
  template < typename T > : (X3?%  
T &   operator ()( const T & r) const "EMW'>&m  
  { -c0ypz  
  return (T & )r; 7>j~;p{  
} {LF4_9 =  
} ; CKK}Z;~:  
77)WNL/ x  
这样的话assignment也必须相应改动: RM `qC  
yTd8)zWq  
template < typename Left, typename Right > L0!CHP/nRS  
class assignment \|{/.R  
  { S$Zi{bU`G  
Left l; \*e\MOp6  
Right r; %Rn*oV  
public : S=mqxIo@m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lh"*$.j-  
template < typename T2 > c'eZ-\d{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _;;Zz&c  
} ; m:?"|.]  
(XVBH 1p"  
同时,holder的operator=也需要改动: \/Mx|7<  
,oA<xP-*  
template < typename T > esnq/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bqAW  
  { [#q>Aq$11  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W~ET/h  
} l^Rb%?4Z  
LQ# E+id&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kzRJzJquP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I8 :e `L  
87 s*lS  
return l(rhs) = r; gk%@& TB/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 JaRsm'SIk~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n^T,R  
R03 Te gwA  
template < typename Tp > DaQl ip  
class constant_t [ncK+rGAc  
  { qy3@> 1G  
  const Tp t; =,(TP  
public : MY@&^71i4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \CMZ_%~wU  
template < typename T > (6S'wb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +1y$#~dl  
  { ]A3  
  return t; ccHf+=  
} zOs}v{8"  
} ; ">oySo.B?  
3O/#^~\'hW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8#7qHT;cx  
下面就可以修改holder的operator=了 + t5SrO!`  
Tf86CH=)5  
template < typename T > _VK I@   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *i]?J  
  { (jc& Fk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Mu? |<#s  
} hL&$` Q  
aaR& -M@  
同时也要修改assignment的operator() g F*AS(9  
/D&&7;jJ  
template < typename T2 > Kp`{-dUf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5.9<g>C  
现在代码看起来就很一致了。 C 1k< P  
=:^aBN#  
六. 问题2:链式操作 ?q:|vt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QJVbt  
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。  }~/b%^  
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。 %tyo(HZQ  
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。 43PLURay  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u=.8M`FxP  
"B_3<RSL  
template < typename T > i41~-?Bc  
struct result_1 OM*c7&  
  { y?<KN0j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %y6(+I #P  
} ; Qq<@;4  
_p-e)J$7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &J>e; X  
N*o{BboK;  
template < typename T > f"ndLX:'}  
struct   ref q!ZM Wg  
  { LjI`$r.B  
typedef T & reference; !ZYPz}&N_  
} ; `x[Is$  
template < typename T > 6O7s^d&K  
struct   ref < T &> y7,I10:D  
  { =SfNA F  
typedef T & reference; >rCD5#DG  
} ; {o}U"b<+Ra  
y|5L%,i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I=y7$+7%  
r/j:A#6M]o  
template < typename T > bv[#|^/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,vR?iNd:q[  
  { 8 "l PiW3  
  return l(t) = r(t); m\6/:~qWW  
} lP F326e  
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。 i2,4:M)CV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1RRE{]2v#  
Y![Q1D!  
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 7IX8ck[D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v>8C}d^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @+gr/Pul^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J}#gTG( '  
最后的布局是: ?=? _32O  
                Add >'*%wf[{  
              /   \ 6 c_#"4  
            Divide   5 -s3`mc}*  
            /   \ xZ'fer`&  
          _1     3 'C1lP)S5  
似乎一切都解决了?不。 ytZo0pad  
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。 P.Z:`P)  
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。 $w0TEO!  
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: $DY#04Je\=  
Jo5Bmh0  
template < typename Right > U#jz5<r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p<5]QV7st  
Right & rt) const Z)@vJZ*7(  
  { 'RjEdLrI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n7t}G'*Y!^  
} _.5{vGyxr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'OY4Q 'Z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &Hoc`u  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >h7(kj:  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 67j kU!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j~q 7v `":  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y=Y k$:-y  
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: Zxebv# 4  
:?M_U;;z2+  
template < class Action > DQG%`-J  
class picker : public Action GcV/_Y  
  { btW#ebm  
public : x3+ -wv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =o#Z?Bn5  
  // all the operator overloaded \s=r[0tj!  
} ; csP4Oq\g[  
A8% e _XA  
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。 lc,k-}n  
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: m?e/MQr  
 u r$  
template < typename Right > x@NfN*?/+i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TU|#Pz7n-Z  
  { 2F4<3k! &  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f_c\uN@f  
} o,7|=.-b  
&~:EmLgv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > de:@/-|  
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。 f"Sp.'@  
KuR]X``2  
template < typename T >   struct picker_maker Y@FYo>0O  
  { l2F#^=tp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,r B(WKU  
} ;  /YJo"\7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u?,>yf.;s  
  { ;Q{D]4  
typedef picker < T > result; a\P:jgF  
} ; +XWTu!  
J!C \R5\  
下面总的结构就有了: "r^RfZ;  
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。 >|3Y+X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?!RbS#QV}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f^pBXz9&=  
至此链式操作完美实现。 T+Yv5l  
x^lc T  
}qWnn>h9xv  
七. 问题3 KI9Pw]]{-  
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。 9PB%v.t5 y  
|f_'(-v`E  
template < typename T1, typename T2 > c.>f,vtcn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Na.C(DZ  
  { K|%Am4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $0V+<  
} _7!ZnJrR  
; hQ[-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j/t%7,  
wDvu2iC=  
template < typename T1, typename T2 > u!X~!h-6~  
struct result_2  q0ktABB  
  { gS FZ>v*6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =z. hJu  
} ; 0>Y3xNb  
|k}<Zz1UM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8g -u  
这个差事就留给了holder自己。 %n$f#Ml_r  
    [{Wo:c9Qq1  
"}()/  
template < int Order > qc(e3x  
class holder; )>~ jjR  
template <> jf)cDj2  
class holder < 1 > ^\PRz Y  
  { ';R]`vWFe  
public : QGN+f)  
template < typename T > 2TGND-(j  
  struct result_1 x-i,v"8  
  { S(.J  
  typedef T & result; nmpc<&<<  
} ; 7rD 8  
template < typename T1, typename T2 > #M!u';bZ  
  struct result_2 %oiF} >  
  { gdIk%m4  
  typedef T1 & result; /Xi21W/  
} ; 3P!OP{`  
template < typename T > _i>_Sn1"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `,4yGgD!4  
  {  )M;~j  
  return (T & )r; 0er| QC  
} p@pb[Bx~[  
template < typename T1, typename T2 > t,YRM$P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6aB]&WO1@  
  { &0kr[Ik.  
  return (T1 & )r1; 7c\W&ZEmb-  
} A.*e8a/6X  
} ; d'(n/9K  
WWSycH ?[  
template <> tQ@7cjq8bA  
class holder < 2 > e (]]  
  {  3?D, Wu  
public : z#gebr~_\  
template < typename T > ]s Euh~F  
  struct result_1 ;BuMzG:tmZ  
  { &en2t=a  
  typedef T & result; |kZ!-?9Z  
} ;  8s22VL  
template < typename T1, typename T2 > '=nmdqP  
  struct result_2 UXji$|ET6  
  { DOu^   
  typedef T2 & result; igL5nE=n  
} ; 9Qszr=C0  
template < typename T > |ufT)+:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =w`Mc\o"  
  { 6W_:w  
  return (T & )r; g@ J F  
} <yl@!-'J7  
template < typename T1, typename T2 > OGcdv{ ,P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qGq]E `O  
  { 25Ee+&&%  
  return (T2 & )r2; G-i2#S   
} g5U,   
} ; MR|A_e^x  
t,LK92?  
&n,v@ gt  
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> >。 0`zdj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oi`L ;w|]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,R=!ts[qi  
-W6@[5c  
return l(i, j) = r(i, j); sDs.da#*2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ac\aH#J_nC  
^6# yL6E,~  
  return ( int & )i; R@grY:h  
  return ( int & )j; z~f;}`0  
最后执行i = j; G\tN(%.f  
可见,参数被正确的选择了。 Pz*BuL <  
>!Gq[i0  
: F3UJ[V  
kYCm5g3u  
sT=|"H?  
八. 中期总结 #}fvjJ{  
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: @|;[ ;:h@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +o3n%( ^~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]*]*O|w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;Qy Ew5  
;Mq'+4$  
Fep@VkN  
_*=4xmB.=  
Zbl*U(KU?  
?#c "wA&  
九. 简化 :$VGqvO12W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )J]NBE:8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IZdWEbN1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~*1Z1aZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OqsuuE  
  +-*/&|^等 Q`K^>L1  
2. 返回引用。 -hfDf{QN  
  =,各种复合赋值等 wL3BgCxqDL  
3. 返回固定类型。 gLSI?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _"F=4`lJ  
4. 原样返回。 8~qpOQX^V  
  operator, 3<.DiY  
5. 返回解引用的类型。 6Jy%4]wK  
  operator*(单目) ZuWh gnp  
6. 返回地址。  e+#Oj  
  operator&(单目) jCj8XM{c>  
7. 下表访问返回类型。 _[8JSw7  
  operator[] >9XG+f66E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >r)UDa+  
  operator<<和operator>> _s-X5 xU  
Y,mo}X<>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .z$UNB(!M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <NDV 5P  
44n41.Q]  
template < typename Left > ph)=:*A6&  
struct value_return !1S!)#  
  { Y#):1C1  
template < typename T >  })!-  
  struct result_1 n9 bp0#K  
  { G~_eBy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;[lLFI  
} ; G,6`:l  
|CQjgI|;  
template < typename T1, typename T2 > +R$;LtR  
  struct result_2 AvIheR  
  { .FYRi_Zd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h+d k2|a  
} ; q~18JB4WPJ  
} ; s,C>l_4-  
s(5(zcBK  
?N+pWdi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b+RU <qR  
 eJ[+3Wh  
下面我们来剥离functor中的operator() X`Lv}6}xT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4`5W] J]6  
ZHwN3  
return l(t) op r(t) 3>5gh8!-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J#w=Z>oz<  
return op l(t) V[^AV"V  
return op l(t1, t2) 1mh7fZgn  
return l(t) op k,OxGG  
return l(t1, t2) op \\Zsxya1  
return l(t)[r(t)] 7!o#pt7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ho#<?rh_  
rWJRoGk/  
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: y q2AZ@}"  
单目: return f(l(t), r(t)); we}5'bS>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CyVi{"aF3  
双目: return f(l(t)); hYFi"ck  
return f(l(t1, t2)); =JTwH>fD  
下面就是f的实现,以operator/为例 .GYdC '  
<vs*aFq  
struct meta_divide w4^ $@GtN  
  { =%}(Dvjv  
template < typename T1, typename T2 > $+{o*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4*n1Xu 7^x  
  { B'B0e`  
  return t1 / t2; ~y 2joStx  
} 3<Z@!ft8  
} ; 0aGauG[  
HWL? doM  
这个工作可以让宏来做: 0|hOoO]?q&  
v-F|#4Q=ut  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -)"\?+T  
template < typename T1, typename T2 > \ SoCN.J30  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Efd@\m:~>  
以后可以直接用 I?q- :9:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E-9>lb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 q?w%%.9]X  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Jn&u u  
I#F, Mb>:  
Q &&=:97d  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Zic:d-Q47  
{poTA+i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j9%vw.3b  
class unary_op : public Rettype H?=[9?1wI5  
  { L]X Lv9J0  
    Left l; )>rYp )  
public :  W"~"R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H]dN'c-  
K(NP%:  
template < typename T > za.^vwkBk2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ARJtE@s6Y  
      { +,ld;NM{  
      return FuncType::execute(l(t)); ye {y[$#3  
    } H!y-o'Z  
MqWM!v-M  
    template < typename T1, typename T2 > #Guwbg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const obX2/   
      { ZE/Aj/7Qy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g1UQ6Oa  
    } ?a?] LIE8  
} ; 0KZsWlD:L  
s BuXw a  
NUi&x+  
同样还可以申明一个binary_op .p~.S&)  
X-"0Zc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -zH-9N*c  
class binary_op : public Rettype TU| 0I  
  { Pj^Ccd'>=  
    Left l; > LU !Z  
Right r; rG B*a8  
public : .KYDYdoS'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^'vWv C  
,y7X>M2  
template < typename T > SwH#=hg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H[/^&1P  
      { 2ZxZ2?.uJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DY87NS*HF  
    } B an" H~  
XOZ@ek)LY  
    template < typename T1, typename T2 > \7(OFT\u:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tgrZs8?  
      { !6+V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /jU4mPb;\D  
    } u])MI6LF  
} ; I\82_t8  
;4vx+>-  
?l 0WuU  
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 Nu; 9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z3 na.>Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) erV&N,cI  
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。 aXD|XE%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fqm6Pd{:(  
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。。。 !;U}ax;AF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I"jub kI=Z  
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) WODgG@w  
下面是修改过的unary_op VBu6,6  
0mT.J~}1v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qUNXT  
class unary_op p#dYNed]'  
  { ^s/f.#'  
Left l; e0o)Jo.P  
  OFlY"O S[  
public : &Mh]s\  
2CPh'7|l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _4t  
k'd=|U;(FV  
template < typename T > T!H }^v  
  struct result_1 4V5h1/JPm  
  { F)tcQO"G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5lm>~J!/^  
} ; qP[jtRIN  
L8KMMYh[  
template < typename T1, typename T2 > ){i 9,u")  
  struct result_2 f@xjNm*'Z  
  { &m@DK>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v}"DW?  
} ; DIc -"5~  
Czd)AVK  
template < typename T1, typename T2 > ^pvnUODW[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^{+_PWn  
  { ?w"zW6U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Mg {=(No  
} 1&YkRCn0  
pU@ &-  
template < typename T > @w[HXb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bjs{_?  
  { V)Y#m/$`  
  return OpClass::execute(lt(t)); )m(?U  
} R-Z)0S'ZR  
$)M 5@KT  
} ; 8<X; 8R  
b,RQ" {  
P?YcZAJT*  
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 IaR D"oCH  
好啦,现在才真正完美了。 nTPq|=C  
现在在picker里面就可以这么添加了: ywbdV-t/  
'di(5  
template < typename Right > H_7EK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'W J3q|o/  
  { IdWFG?b3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0\yA6`}!  
} m2PI^?|e  
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。 `9p;LZC1K  
a.s5>:Ct  
g,5Tr_  
; Z{jol  
sb*)K,U  
十. bind =E-V-?N\  
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。 ]9NA3U7F  
先来分析一下一段例子 `KmM*_a  
Z {*<G x  
?hnxc0 ~P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :PDyc(s{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E(Y}*.\]#s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XlU`jv+  
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。 W v!%'IB  
我们来写个简单的。 ]*vv=@"`e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /X97dF)zt  
对于函数对象类的版本: 59M\uVWR  
a}/ A]mu  
template < typename Func > 8{4jlL;"`?  
struct functor_trait }:hN}*H  
  { mvt%3zCB!  
typedef typename Func::result_type result_type; v,A8Mk2s#  
} ; PFPZ]XI%F  
对于无参数函数的版本: J`d;I#R%c  
._US8  
template < typename Ret > +I r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YS+|n%?  
  { zqa7!ky  
typedef Ret result_type; FWDAG$K@0  
} ; C{U"Nsu+1  
对于单参数函数的版本: 'o]8UD(  
RD0=\!w*5  
template < typename Ret, typename V1 > 8(""ui 8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pt=H?{06  
  { ]}0QrD  
typedef Ret result_type; &Z 6s\r%  
} ; tkKiuh?m  
对于双参数函数的版本: xy[aZr  
SK;c D>)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o==:e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p5\B0G<m  
  { )lrmP(C*.a  
typedef Ret result_type; wOs t).  
} ; I7e.p m  
等等。。。 .FpeVjR''  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?I332,,q  
T43Jgk,  
template < typename Func > 6_kv~`"tZ  
struct func_return S<UWv@`U"  
  { 0;2"X [e  
template < typename T > Y2Y)|<FH  
  struct result_1 b]k9c1x  
  { M.?[Xpa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B6xM#)  
} ; oZ,_G,b^  
sA!$}W  
template < typename T1, typename T2 > 2c1L[]h'  
  struct result_2 =`Lci1#pu}  
  { u+5MrS [  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QSSA)  
} ; T?HW=v_a  
} ; }YCpd)@  
0<#>LWaM_  
GY wU3`{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LeaJ).Maw  
FDCc?>,o  
template < typename Func, typename aPicker > On-zbE  
class binder_1 X_aC$_b  
  { Yh2[ nF_  
Func fn; G[$g-NU+  
aPicker pk; !N'HL-oT  
public : |Q?^Ba  
XDohfa _  
template < typename T > }ej>uZVe<  
  struct result_1 &hu>yH>j  
  { ;{89*e*)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F_F02:t  
} ; ! 8*l U2  
]I'dnd3e  
template < typename T1, typename T2 > O QGKH6q  
  struct result_2 y,s`[=CT  
  { h yK&)y?~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f@Yo]FU  
} ; ,9Si 3vn  
dJ>~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D0^h;wJ=4+  
/odDJxJ k  
template < typename T > *WaqNMD[%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J"~!jrzBh(  
  { YpI|=mv  
  return fn(pk(t)); v6P2v  
} o2~P vef  
template < typename T1, typename T2 > Dl@Jj?zc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `br$kB  
  { Z@,[a  
  return fn(pk(t1, t2)); d$hBgJe>N  
} %y_{?|+  
} ; TyhO+;  
);;UA6CD  
.F},Z[a&  
一目了然不是么? T/]f5/  
最后实现bind .tcdqL-'  
nO+R >8,Q  
Jb*E6-9G  
template < typename Func, typename aPicker > rld8hFj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VYjt/\ Z  
  { Xz`0nU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "S H=|5+  
} D$N;Qb  
h8dFW"cpC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8qL.L(=\/  
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。 &-Ylj  
Z C<+BKS  
十一. phoenix G>Hg0u0!,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $b(CN+#  
rCUGaf~  
for_each(v.begin(), v.end(), nF B]#LLv  
( ]f_`w81[  
do_ h0$Y;=YA  
[ 6EeO\Qj{  
  cout << _1 <<   " , " |j~l%d*<w  
] _"*}8{|  
.while_( -- _1), 6H=gura&   
cout << var( " \n " ) ;5DDV6  
) \PWH( E9  
); ;y_]w6|n  
S5V:HRj{?  
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: # %EHcgF  
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 4Cv*zn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b~qH/A}h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hd6O+i Y4  
?lML+  
%&S9~E D  
template < typename Cond, typename Actor > .,20_<j%=  
class do_while #q 4uS~  
  { d f!i}L  
Cond cd; ^t:dcY7  
Actor act; 2RQ- L  
public : P0pBR_:o  
template < typename T > F$bV}>-1k  
  struct result_1 7[PEiAI  
  { A=3L_ #nO  
  typedef int result_type; stUUez>  
} ; &d0sv5&s  
4jt(tZS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mRa\ wEg%  
0<O()NMv  
template < typename T > )2_[Ww|.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -n8d#Qm)  
  { 3{f g3?  
  do W.NZ%~|+e/  
    { <{GVA0nr  
  act(t); uFha N\S  
  } [dAQrou6P  
  while (cd(t)); UWidT+'Sa  
  return   0 ; J ZkQ/vp(  
} LT"H -fTgs  
} ; K_@?Q@#YhR  
 /y wP 0  
e[16 7uU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vd)zvI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q;J( 5;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?xrOhA9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {`G d  
下面就是产生这个functor的类: d$jwh(Ivs  
}opw_h+/F  
Ulx]4;uzf  
template < typename Actor > ^ H&U_  
class do_while_actor > K?OsvX  
  { [}]yJ+)  
Actor act; rlD!%gG2x  
public : H>A6VDu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JJM<ywPGp  
2 rr=FJ  
template < typename Cond > [orL.D]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [iEz?1.,  
} ; S>r",S  
>=|p30\b  
_bi)d201  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SI=u-'%  
最后,是那个do_ NB4O,w  
kw@^4n+M  
( *Xn"o  
class do_while_invoker (6 Od   
  { f um.G{}  
public : P.qzP/Ny  
template < typename Actor > y?3.W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]jFl?LA%7  
  { EG;E !0  
  return do_while_actor < Actor > (act);  RQb}t,  
} @1Q-.54a  
} do_; Pal=I)  
OU"%,&J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fj)) Hnt(|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8M@'A5]  
最后来说说怎么处理break和continue [d8Q AO1;)  
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。 RGE(#   
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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