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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +.OdrvN4)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *>1^q9M  
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, 0/9]T Ic  
ivyaGAF}+o  
QodWUbi'&  
YPf?  
  class filler i'4.w?OZ  
  { JodD6 ;P  
public : Ks@c wY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;_2+Y^Qb  
} ; QR_h#N2h  
Vzo< ma^  
;BYuNQr  
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: ra>2<  
-e sQyLx  
Iy&,1CI"]  
WqF$-rBJG^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0!7p5  
! Dj2/][  
R n]xxa'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qmt9J?$k  
v(!:HK0oeT  
YRFz ]  
B?- poB&  
二. 战前分析 ^$sq U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6bLn8UT  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 32j}ep.*  
j@ D,2B;  
C4P<GtR9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /jGV[_Q=P  
  /* --------------------------------------------- */ >#k- ~|w  
vector < int *> vp( 10 ); ^YropzHZ4E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &i.sSqSI5  
/* --------------------------------------------- */ h /^bRs`;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f-71`Pyb  
/* --------------------------------------------- */ Qh(X7B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RtzSe$O  
  /* --------------------------------------------- */ PP>6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K,$rG%c zX  
/* --------------------------------------------- */ WmN( (  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $(Mz@#%  
7.6L1srV  
?Ve I lD  
GNe^ ~  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y)+q[MZ R  
1._1, _2是什么? XWyP'\  
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。 _lFw1pa#\  
2._1 = 1是在做什么? l $"hhI8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "\KBF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 IA({RE  
_]pu"hZz4  
j7k}!j_O{  
三. 动工 +a 1iZ bh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >3Q|k{97  
?1a9k@[t  
ne/JC(  
Jk6}hUH,  
template < typename T > .\glNH1d  
class assignment T9H*]LxK  
  { 1{ %y(?`  
T value; IhYR4?e  
public : ``Q6R2[|)  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;'= cNj  
template < typename T2 > kMMgY?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }Mt1C~{(  
} ; 7K:V<vX5  
C5,fX-2Q  
S!.&#sc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I4{xQI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p2{7+m  
MA6 Vy  
\/o$io,kV  
Cl]?qH*:  
  class holder @XV&^l -  
  { 2_+>a"8Y  
public : ]b!n ;{5  
template < typename T > voRry6Q;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )J}v.8   
  { |uqI}6h.  
  return assignment < T > (t); ,_I rE  
} I /MY4?(T  
} ; IrqM_OjC  
D5D *$IC  
@we1#Vz.  
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: DylO;+  
wG3b{0  
  static holder _1; yXJ25Axb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MMs~f*  
VNHce H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); : ~vodh  
而不用手动写一个函数对象。  JhFbze>  
|JxVfX8^  
KBmOi  
u;-&r'J>  
四. 问题分析 ]VRa4ZB{u  
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。 Qs6Vu)U=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5M0Q'"`F:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L(VFzPkY%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bOFzq>k_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f\]?,  
<gkE,e9  
五. 问题1:一致性 alaL/p{O  
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?| FklR!*oL,)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xR/CP.dg  
ctZ,qg*N  
struct holder m9DFnk<D  
  { }kqh[`:  
  // ,PTM'O@aU#  
  template < typename T > * 9^8NY]  
T &   operator ()( const T & r) const ahg:mlaob  
  { 6]?mjG6  
  return (T & )r; 3' i6<  
} E1eGZ&&Gd  
} ; wtY)(k a  
sFTAE1|  
这样的话assignment也必须相应改动: tQ|c.`)W  
,Vhve'=*2  
template < typename Left, typename Right > N3n]  
class assignment OlOOg  
  { g X!>ef  
Left l; x#D%3v"l_*  
Right r; p"ZvA^d\   
public : K381B5_h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -e/}DGL  
template < typename T2 > !C#oZU]P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hG?y)g\A  
} ; ]#)(D-i  
|Vx [  
同时,holder的operator=也需要改动: 'f\9'v  
g"m' C6;  
template < typename T > Zv;nY7B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fp' '+R[   
  { }=[p>3Dd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _;j1g%  
} 0K%okq|n  
NP T-d  
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。 DM^0[3XuV5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tYu<(Z(l)  
'x*C#mt  
return l(rhs) = r; bY" zK',m  
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。 xsZG(Tz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x77L"5g  
2/&=:,"t,B  
template < typename Tp > )QE6X67i  
class constant_t r&]XNq'P9  
  { Qn*l,Z]US  
  const Tp t; -V/y~/]J  
public : _z@/~M(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NfV|c~?d  
template < typename T > MzIDeZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EN!C5/M{&  
  { 41X`.  
  return t; qVC+q8  
} 3W?7hh  
} ; 8R MM97@1Q  
IVNH.g'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r%U6,7d=)  
下面就可以修改holder的operator=了 {r_HcI(h  
|[?Otv  
template < typename T > ieZ$@3#&z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o[ZjXLJzV  
  { _J1\c~ke"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u cpU $+  
} fDy*dp4z  
e )0 ]WJ  
同时也要修改assignment的operator() & FhJ%JK  
N%dY.Fk  
template < typename T2 > ]-\68bN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4z<c8 E8  
现在代码看起来就很一致了。 yB UQ!4e  
m!FuC=e  
六. 问题2:链式操作 RE>Q5#|c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KU|W85ye  
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。 %1i:*~g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5?0<.f,  
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。 R-Edht|{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct syl7i>P  
wA5Iz{uQO  
template < typename T > w-K A~  
struct result_1 *tqD:hiF  
  { X:i?gRy"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cW%)C.M  
} ; [G}dPXD  
<m-(B"F X  
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: 7Eyi~jes  
2I B{FO/  
template < typename T > p1UloG\  
struct   ref a=MN:s?Fc0  
  { j\ y!  
typedef T & reference; xS|9Gk  
} ; _.s ,gX  
template < typename T > Qt.*Z;Gs  
struct   ref < T &> s5*4<VxQN.  
  { spa :5]B  
typedef T & reference; 6e ?xu8|  
} ; ?|5M'o|9  
y0xBNhev  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rH7Cv/Y  
~5P9^`KNH  
template < typename T > }097[-g7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8jz>^.-o  
  { qyRN0ZB"A^  
  return l(t) = r(t); yj:@Fg-3g  
} BM!ZdoKrKt  
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。 ]9YA~n\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u> {aF{  
:E")Zw&sW3  
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 D6VdgU|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SJiQg-+<Uf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rj=as>6B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c,1  G+.  
最后的布局是: }b2YX+/e$f  
                Add 0nt@}\j  
              /   \ DtANb^  
            Divide   5 !<];N0nt#  
            /   \ %+'Ex]B  
          _1     3 {"]!zL  
似乎一切都解决了?不。 2^'Ec:|f  
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。 J 1w[gf]J  
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。 g  *,O  
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: #L.,aTA<  
B#g~c<4<  
template < typename Right > 0qN`-0Yk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _mm(W=KiL  
Right & rt) const f/Y&)#g>k  
  { R'gd/.[e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); if&bp ,  
} +?)7 l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F3bTFFt  
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。 7hk<{gnr  
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。 ^Laqq%PI  
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。 e|k]te  
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。 QT c{7&  
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? Wc@ ,#v  
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: X.<3 /  
f"7MYw\  
template < class Action > f\R_a/Us  
class picker : public Action PMsb"=Ds  
  { /si<Fp)z  
public : #Vum  
picker( const Action & act) : Action(act) {} utmJ>GWSI  
  // all the operator overloaded GFFwk4n1  
} ; gXI-{R7Me  
d[6 'w ?  
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。 D9+qT<ojN  
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: WaB0?jI  
~ky;[  
template < typename Right > G' U_I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `t/j6 e]  
  { _*H Hdd5I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CR$wzjP j  
} (?l ]}p^[  
X$@`4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LcGKYl(\K  
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。 I0x)d`  
,yC..aI  
template < typename T >   struct picker_maker K<^p~'f4P  
  { g>t1rZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bll[E}E|3  
} ; *)RKU),3nL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :6Z2@9.}w  
  { +6uf6&.@~  
typedef picker < T > result; )h@PRDI_  
} ; /xUF@%rT  
Q\4tzb]  
下面总的结构就有了: E3 % ~!ZC  
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。 brmS J7  
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。 \a+Q5g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8-@@QZ\N  
至此链式操作完美实现。 YC1Bgz  
\Vme\Ke*v)  
+q pW"0[  
七. 问题3 ymm]+v5S.]  
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。 dU9;sx  
_&]7  
template < typename T1, typename T2 > 6 rnFXZ\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Md4Q.8  
  { ?EC\ .{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;~0q23{+;U  
} (9`dLw5  
deAV:c  
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: }W^@mi  
C`r:jA<LC,  
template < typename T1, typename T2 > kSV(T'#x  
struct result_2  _".h(  
  { {ENd]@N*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :#g.%&  
} ; fNLO%\G~2  
(nQm9 M(  
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? poAJl;T  
这个差事就留给了holder自己。 (d#&m+ g]  
    ry|a_3X(I  
XMS:F]HN  
template < int Order > no8\Oees  
class holder; "_&ZRcd*  
template <> Y$>NsgQn6  
class holder < 1 > <-.@,HQ+  
  { sl-wNIQ  
public : ]r#b:W\  
template < typename T > D9TjjA|zS  
  struct result_1 Ja~8ZrcY  
  { ; =n}61  
  typedef T & result; ho$}#o  
} ; HWV A5E[`Y  
template < typename T1, typename T2 > ogIu\kiZ  
  struct result_2 EmaS/]X[  
  { -r,v3n  
  typedef T1 & result; [s$x"Ex  
} ; ?;oJ=.T  
template < typename T > `xx.,;S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pnuo;rs  
  { ~qZ6I)?  
  return (T & )r; $e+4Kt ,  
} u D(C jHM>  
template < typename T1, typename T2 > .nZKy't   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0UJ6> Rj  
  { yf&_l^!  
  return (T1 & )r1; f?:=@35  
} S!PG7hK2  
} ; v@]SddP,?  
Z-lhJ<0/Pa  
template <> r^6@Zwox]  
class holder < 2 > ?#GTD?3d  
  {  Y:/p0 o  
public : =COQv=GT  
template < typename T > ]*P9=!x|M  
  struct result_1 gHc1_G]  
  { ;:Z5Ft m  
  typedef T & result; ,y'6vW`%g9  
} ; wlP3 XF?  
template < typename T1, typename T2 > gs!'*U)  
  struct result_2 oUn+tu:  
  { J-/w{T8:  
  typedef T2 & result; 9{4oz<U  
} ; 8x- 19#  
template < typename T > /fUdb=!Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3\4e{3$  
  { vv&< 7[  
  return (T & )r; 2H w7V3q  
} A{4,ih"5  
template < typename T1, typename T2 > }j2;B 8j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SW%}S*h  
  { 5eL b/,R  
  return (T2 & )r2; Y2tVq})!  
} QuEX|h,F  
} ; C9?mxa*z  
6O,k! y>  
#w%-IhP  
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> >。 V|@bITJ?7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x-c5iahp'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qCI7)L`  
\]4EAKJE  
return l(i, j) = r(i, j); qpFxl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QxG^oxU}  
|pS]zD  
  return ( int & )i; aV7VbC  
  return ( int & )j; 9[JUJ,#X'0  
最后执行i = j; ;=$;h6W0  
可见,参数被正确的选择了。 st* sv}  
!&Q?ASJH  
"P?O1  
1#c Tk  
qE2VUEv5Y  
八. 中期总结 pTGGJ,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3#$X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R~iv%+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .'A1Eoo0d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B-_b.4ND)  
]B;`Jf  
OS`jttU@  
l'q%bi=f  
sgP{A}4 W  
CR23$<FC  
九. 简化 @Ol(:{<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 t O.5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ph]b6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: NA2={RB;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qJT/4 8lf_  
  +-*/&|^等 fQC{Lc S  
2. 返回引用。 6QA`u*  
  =,各种复合赋值等 ^%zhj3#  
3. 返回固定类型。 sgi5dQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nK03xYA  
4. 原样返回。 smfI+Z S"  
  operator, Nc(CGl:  
5. 返回解引用的类型。 mST8+R@S  
  operator*(单目) C{m%]jKH  
6. 返回地址。 [u!n=ev  
  operator&(单目) ?2#'>B  
7. 下表访问返回类型。 y>w;'QR&a  
  operator[] &~+QPnI>Pm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z@dVK`nD  
  operator<<和operator>> \8$~ i  
;PC!  
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。 "P#1=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Dfzj/spFV  
J)n_u),  
template < typename Left > r@C~_LgL)  
struct value_return Dq~;h \='  
  { 1xEOYM)  
template < typename T > =q]!"yU[d  
  struct result_1 I ?Dp *u*  
  { o$</At  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jr0j0$BF  
} ; d2Q*1Q@u  
8cOft ;|qB  
template < typename T1, typename T2 > oDu6W9+  
  struct result_2 u$^tRz9  
  { WN=0s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0D2I)E72o  
} ; Dh8'og)7  
} ; siI%6Gn;  
`WXlq#:K  
h-1?c\Qq:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =3(Auchl$Y  
I[k"I(  
下面我们来剥离functor中的operator() 1Zn8CmE V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;DK%!."%  
,\v'%,:C  
return l(t) op r(t) u*Xp%vNe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >-N(o2j3  
return op l(t) M{5AQzvs  
return op l(t1, t2) R]X 0D.  
return l(t) op vb]kh _  
return l(t1, t2) op uEJ8Lmi  
return l(t)[r(t)] xA(z/%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lh'S_p8g  
y8s!sO  
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: _xv3UzD  
单目: return f(l(t), r(t)); exhU!p8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @T\n@M]  
双目: return f(l(t)); :K^J bQ  
return f(l(t1, t2)); V2}\]x'1  
下面就是f的实现,以operator/为例 PhC3F4  
:CE4< {V  
struct meta_divide KL=<s#  
  { U&WEe`XM  
template < typename T1, typename T2 > '+_>PBOc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cw!,.o%cD  
  { =J]WVA,GqA  
  return t1 / t2; D BHy%i  
} 3U>-~-DS  
} ; B%;MGb o  
c$V5E t  
这个工作可以让宏来做: [y@*vQw  
a,vS{434J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iv$YUM+  
template < typename T1, typename T2 > \ ZEI,9`t!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jj[6oNKE1  
以后可以直接用 V#dga5*]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  '?9zL*  
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 h[]9F.[  
(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。。。) 6"Fn$ :l?  
t>cGfA  
:Mu*E5  
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 swF{}S"  
t 6nRg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P'U2hCif  
class unary_op : public Rettype @ye!? %  
  { Io.RT+slB  
    Left l; D8Fi{?A#FV  
public : d{4;qM#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GHGyeqNM  
[oTe8^@[  
template < typename T > !G;u )7'v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {o24A: M  
      { ^-Od*DTL  
      return FuncType::execute(l(t)); .}!.4J%q2  
    } 7_i8'(``  
Kb?{^\FiU  
    template < typename T1, typename T2 > ~'_cBJ 'XD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~+dps i  
      { ?+d`_/IB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U0_^6zd_  
    } 06pvI}   
} ; _Ub `\ytx  
!e|\1v'0  
R7bG!1SHl  
同样还可以申明一个binary_op U7s$';y"%  
O{X~,Em=q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W r/-{Wt  
class binary_op : public Rettype lv 8EfN  
  { _HUbE /  
    Left l; C[^V\?3ly:  
Right r; /IpCo  
public : 2 kDsIEA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `} PYltW  
7s(tAbPdB  
template < typename T > 92DM1~ *  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ss)x fG  
      { f4f2xe7\Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _B^zm-}8|B  
    } ~18a&T:  
WBE>0L  
    template < typename T1, typename T2 > C{}_Rb'x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @V*dF|# /  
      { q\6(_U#Tl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D`LBv,n  
    } B3#G  
} ; !K>iSF<  
W" 5nS =d%  
,L/x\_28  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |u&cN-}C d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (9'^T.J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7{|QkTgC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 So aqmY;+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P3_.U8g$r  
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。。。 CFaY=Cy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OBWWcL-  
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) Y 2 @8B6  
下面是修改过的unary_op Pv'Q3O2<I  
bKo %Ak,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TLdlPBnr8  
class unary_op 1^\w7Rew 2  
  { q\Y4vWg  
Left l; i5 rkP`)j  
  gfQ?k  
public : iEvQ4S6tD  
(@1:1K(   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6CY&pbR  
%=aKW[uq]  
template < typename T > XIW0Z C   
  struct result_1 {D +mr[ %  
  { oh9 ;_~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jm^.E\_  
} ; |YJ83nSO~  
JVE\{ e)  
template < typename T1, typename T2 > & LE5' .s  
  struct result_2 &R94xh%@(  
  { &|hK79D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I%[e6qX@  
} ; 2c9?,Le/;  
]b4WfIu  
template < typename T1, typename T2 > *M.xVUPr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (eN7s_  
  { j6rNt|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !U^{`V jp[  
} +hxG!o?O  
ZitM<Qi&y  
template < typename T > /DYyl/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X]0>0=^  
  { <L &EH@T  
  return OpClass::execute(lt(t)); * DL7p8  
} ScPVjqG2{  
{K,In)4  
} ; 4-(kk0]`z  
~66xO9s  
m#7(<#  
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 >Fel) a  
好啦,现在才真正完美了。 </h^%mnd  
现在在picker里面就可以这么添加了: >L7s[vKn  
COrk (V  
template < typename Right > Rr )+M3'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ht3.e[%'b  
  { (`P\nnb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lPTx] =G  
} yeo&Qz2vU  
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?54"$b  
c`a(  
G.W !   
8t-GsjHb  
',+yD9 @  
十. bind BrV{X&>[i  
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。 kx"1 0Vw  
先来分析一下一段例子 &.?XntI9O  
m~=~DMj  
$<}c[Nm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #~u0R>=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LFp "Waiv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o5 L^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F@w; .e!  
我们来写个简单的。 NTg@UT <  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IrLGAQ0  
对于函数对象类的版本: qL(Q1O!  
}r:o8+4  
template < typename Func > T<AT&4  
struct functor_trait 4fEDg{T  
  { }cKB)N BJb  
typedef typename Func::result_type result_type; pfA6?tP`  
} ; zkQ[<  
对于无参数函数的版本: +X}i%F'  
#/)t]&n  
template < typename Ret > K1B9t{T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'D\Q$q  
  { bx@l6bpQ  
typedef Ret result_type; {T){!UVp!  
} ; *b~6 BM$  
对于单参数函数的版本: p?@ %/!S  
ZL MH~cc  
template < typename Ret, typename V1 > xmW~R*^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (\V i _  
  { "q@m6fs  
typedef Ret result_type; c OYD N[k  
} ; okNo- \Dh!  
对于双参数函数的版本: G0cG%sIl  
;JW_4;-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .])prp8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NFK`,  
  { eI #Gx_mg  
typedef Ret result_type; APQq F/  
} ; =OVDJ0ozZ  
等等。。。 G#M)5'Q]U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  C0rf  
!40>LpL[  
template < typename Func > /zn=AAYb  
struct func_return o5<<vvdA  
  { '%)R}wgV  
template < typename T > *{o7G  a  
  struct result_1 0D X_ *f  
  { GK(CuwJe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U)S=JT~h  
} ; :!ya&o  
gL;Kie6Z  
template < typename T1, typename T2 > 4E'9;tA3l  
  struct result_2 2iAC_"n  
  { p{FI_6db  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bf_$BCyGW  
} ; q}1ZuK`6  
} ; =W(*0"RM  
B5e9'X^ [  
sE1cvAw9l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4ls:BO;k]  
*6uccx7{  
template < typename Func, typename aPicker > ?GhyVXS y.  
class binder_1 8~sP{V%  
  { :FyF:=  
Func fn; ~6vz2DuB=  
aPicker pk; >yIJ8IDF  
public : xo:kT)  
hy;VvAH 5  
template < typename T > IRdt:B|@  
  struct result_1 jvT'N@  
  { _KT!OYH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; boh?Xt-$  
} ; a"8[,A3  
s6H'}[E<  
template < typename T1, typename T2 > 95DEuReKi  
  struct result_2 Zed Fhm  
  { nK&]8"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~j0rORy]  
} ; 'J|2c;M\x  
B.z$0=b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8v:{BHX  
@KG0QHyiU  
template < typename T > "gM^o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'U@o!\=a  
  { yDWIflP0;  
  return fn(pk(t)); ]B8 A  
} 3v* ~CQy9  
template < typename T1, typename T2 > \P\Z<z7jy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;*K4{wvG  
  { R>' %}|v/  
  return fn(pk(t1, t2)); _k-_&PR  
} "kg`TJf=  
} ; 7#8Gn=g  
T U%@_vYR  
MNT~[Z9L5G  
一目了然不是么? rk=D5E7  
最后实现bind ^xo<$zn  
.nV2 n@SR  
>J"IN I  
template < typename Func, typename aPicker > 5/H,UL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,'#TdLe  
  { 3"fDFR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :qYp%Ub  
} 3f;=#|l  
<,d550GSm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 37AVk`a  
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。 5>532X(0  
XTol|a=  
十一. phoenix UK`A:N2[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *MF9_V)8V  
gGqrFh\  
for_each(v.begin(), v.end(), p|UL<M9{a]  
( 6r7>nU&d  
do_ XxqGsGx4  
[ <}a?<):S  
  cout << _1 <<   " , " m 0HK1'  
] .hTqZvDa  
.while_( -- _1), Q=~"xB8  
cout << var( " \n " ) tjdPi a  
) A2 l?F  
); |Q?h"5i"(  
6Z\aJ  
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: MqmQ52HR  
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 Z~'t'.=z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t;O)   
那么我们就照着这个思路来实现吧:  tm1 =  
pP<8zTLn  
V>6klA}o  
template < typename Cond, typename Actor > $ {yc t  
class do_while 4vhf!!1  
  {  MlO OB  
Cond cd; -Cf)`/  
Actor act; X1o",,N^M  
public : 7*:zN  
template < typename T > ]8$8QQc<<5  
  struct result_1 ;\MWxh,K  
  { XqH@3Ehk  
  typedef int result_type; ^W |YE72Y  
} ; 'Waa zk[@O  
K;K0D@>]HR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6Yai?*.Q  
;?h[WIy  
template < typename T > LG}{ibB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kR]P/4r  
  { q8 v iC|  
  do rxCzPF  
    { N:j 7J  
  act(t); :;?$5h*|`  
  } 2a d|v]  
  while (cd(t)); 2D\ pt  
  return   0 ; F>;Wbk&[|  
} U)}]Z@I-  
} ; )&Ii! tm3  
w OL,LU  
'|}A /`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *A-_*A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )e(<YST  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6v%yU3l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^F^g(|(K  
下面就是产生这个functor的类: x#{!hL 5G  
5K vp%   
'/ Aq2  
template < typename Actor > y^2#;0W  
class do_while_actor qHt/,w='Q  
  { VKa+[  
Actor act; *d._H1zT  
public : '%$Vmf)=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vPkLG*d 8  
jIh1)*]054  
template < typename Cond > /9vi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; AXyXK??  
} ; B,b8\\^k|  
"Eh=@?]S_  
ax@H^Gj@2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mhbczVw  
最后,是那个do_ >ohCz@~  
41 F;X{Br  
N8A)lYT]_u  
class do_while_invoker )JMqC+J3*t  
  { k4+vI1Cs  
public : ~IhAO}1  
template < typename Actor > 9a`Lr B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RhWQ:l]  
  { Y RZ\nun  
  return do_while_actor < Actor > (act); GDu^P+^  
} }[0nTd  
} do_; qqDg2,Yb  
=VC18yA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I}f`iBG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O9ex=m `L  
最后来说说怎么处理break和continue 0`/G(ukO  
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。 WJ{Iv] }9  
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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