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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !1uzX Kb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qsg>5E  
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, 7=*VpX1  
| H ;+1  
7XyOB+aQO  
p11G#.0  
  class filler i3 )xX@3  
  { v&MU=Tcqi  
public : r5/R5Ga^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u>Ki$xP1  
} ; ZZ)G5ji  
 9|S`ub'  
5QWNZJ&}d  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `HX3|w6W;  
u=qPzmywt  
H"+c)FGi  
R.1Xst &i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (=T$_-Dj`}  
i!MwBYk  
c/u_KJFF-n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Eb.;^=x  
Dr"/3xm  
y>(rZ^y&  
nb@"?<L!  
二. 战前分析 4^!4eyQ^  
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。 w&lZ42(mF  
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 5su.+4z\  
f(u&XuZ  
]RFdLV?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g<[rH%\6fg  
  /* --------------------------------------------- */ E:VGji7s  
vector < int *> vp( 10 ); <uF [,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _qTpy)+  
/* --------------------------------------------- */ <4D%v"zRP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hr U :Wr  
/* --------------------------------------------- */ X_70]^XL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mPmB6q%)]  
  /* --------------------------------------------- */ \].J-^=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ?B4#f!X  
/* --------------------------------------------- */ SQKt}kDbM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =2oUZjA  
D&[Z;,CHMA  
[{PqV):p  
E5B8 Z?$a  
看了之后,我们可以思考一些问题: H(\V+@~>AD  
1._1, _2是什么? R^Bk]  
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。 } 21j  
2._1 = 1是在做什么? .u< U:*  
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。 '>^Xqn  
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。 ~5t?C<wo  
xtJAMo>g  
_IYY08&(r  
三. 动工 t>U!Zal"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gEKO128  
qB JRS'6'9  
XU#,Bu{  
/Antb6E  
template < typename T > .k]#XoE  
class assignment z/vDgH!s  
  { org*z!;.   
T value; r69WD .  
public : cTj~lO6  
assignment( const T & v) : value(v) {} BQ#jwu0e  
template < typename T2 > MCAXt1sL&E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hh&Js'd  
} ; $'$>UFR  
q 22/_nSC  
B+D`\Nlo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z]>9nv`b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nO@+s F  
KF$%q((  
+{xG<Wkltz  
1b `G2?%  
  class holder ? -{IsF^  
  { |!5@xs*T  
public : Fd"WlBYy0  
template < typename T > /\~W$.c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ' C6:e?R  
  { T{~MiC6A  
  return assignment < T > (t); 0|Q.U  
} Spc&X72I  
} ; 36i_D6  
;@'0T4Z&l  
t>@yv#  
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: G4"lZM  
*cy.*@d  
  static holder _1; T]X{ @_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6)+9G_  
r &c_4%y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UNY@w=]<  
而不用手动写一个函数对象。 ;;6\q!7`  
"DzG Bu\  
7rPLnB]  
S `wE$so>  
四. 问题分析 ,@,LD  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。 KY 8^BjY@  
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。 j>V"hf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Bx%=EN5.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0c-QIr}m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2:n|x5\H  
,FS?"Ni  
五. 问题1:一致性 T*p|'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?| _dY:)%[]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o8mo=V4j  
$;ch82UiX  
struct holder Xv]*;Bq:SK  
  { #VQ36pCd  
  // % M+s{ l  
  template < typename T > pV_}Or_  
T &   operator ()( const T & r) const \4C)~T:*  
  { zAu}hVcW  
  return (T & )r;  Ckw83X  
} S{Rh'x\B  
} ; H.)fO ctbO  
IS .g);Gj  
这样的话assignment也必须相应改动: t0+t9w/fTP  
@],Z 2  
template < typename Left, typename Right > [6tR&D #K  
class assignment G@;Nz i89  
  { Sq.9-h%5  
Left l; *j/ uihY  
Right r; M44_us  
public : ?TRW"%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mMga"I9  
template < typename T2 > MyK^i2eD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -Zttj/K  
} ; G|<]Ma9x  
_J +]SNk  
同时,holder的operator=也需要改动: il=?of\,i  
'/n\Tg+  
template < typename T > Xk 5oybDI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @_G` Ok4  
  { rK*hTjVn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m]E o(P4+  
} , &-S?|  
jg7d7{{SB  
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。 `x5ll;"J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $Gr4sh!cE  
}FuVY><l  
return l(rhs) = r; v4X_v!CQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _QD/!~O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yIM.j;5:~5  
yl[2et  
template < typename Tp > qT 5Wa O)  
class constant_t X9p+a,  
  { aA7S'[NjB  
  const Tp t; R>^5$[  
public : 1{= E ?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;D6x=v=2  
template < typename T > @2QJm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wEZqkV  
  { p!.  /  
  return t; F%w\D9+P  
} E `?S!*jm  
} ; &;'w8_K"^  
W,0KBkkp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8/Lu'rI  
下面就可以修改holder的operator=了 ajf_)G5X P  
[^cs~ n4  
template < typename T > ")fOup@ ^a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PEMxoe<+  
  { bEBZ!ghU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  /<(R  
} $Vd?K@W[h  
l6r%nHP@  
同时也要修改assignment的operator() [N'r3  
cL-6M^!a  
template < typename T2 > .N?|t$J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E&}H\zt#  
现在代码看起来就很一致了。 $Ui]hA-:?y  
{jq^hM!TEy  
六. 问题2:链式操作 9aW8wYL~b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R4hav  
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。 7Y|Wy Oq  
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。 #g5't4zqx  
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。 "j *fVn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0Og/47dO.2  
o{s4.LKK  
template < typename T > %Z-TbOX  
struct result_1 Yj|c+&Ng  
  { &lOXi?&"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D3,t6\m  
} ; LR 8e|H0  
1\"BvFE*E~  
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: s>[vT?  
P}w^9=;S  
template < typename T > $Qx(aWE0  
struct   ref M%nZu{  
  { V}3~7(   
typedef T & reference; Dg?Ho2ih  
} ; XFLjVrX[  
template < typename T > ?STI8AdO  
struct   ref < T &> #t5JUi%in*  
  { >d1aE)?  
typedef T & reference; _dH[STT  
} ; |\yDgs%EGy  
oW\Q>c7 =  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r zc 3k~@  
% B7?l  
template < typename T > AZBY, :>D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]G$!/vXP  
  { ;NvhL|R  
  return l(t) = r(t); lcuH]z  
} {Hrr:hC  
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。 OP\^c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O~c+$(  
tPMg Z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r;5 AY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]VO,} `  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0^|$cvYiL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .1l[l5$  
最后的布局是: w|3fioLs  
                Add x&6i@Jl  
              /   \ 7D9h;gsP  
            Divide   5 A=l?IC@O  
            /   \ <#J<QYF&2  
          _1     3 Z:}2F^6  
似乎一切都解决了?不。 xq#]n^  
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。 0Zp<=\!;  
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。 .*clY  
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: 42H#n]Y  
-qr:c9\px  
template < typename Right > g*\v}6 h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oG U.U9~!  
Right & rt) const o 2$<>1^  
  { d<^6hF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~T{d9yNW1  
} UVvt&=+4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _s=Pk[e  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ZS 7)(j$.  
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。 ))we\I__8  
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。 5,I*F9[3  
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。 u]+ +&~i  
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? Vo58Nz:%  
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: K;(|v3g6  
Luu-c<*M  
template < class Action > ^AC+nko*  
class picker : public Action NJz*N%VWD  
  { WA)lk>(+  
public : N'q/7jOy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u6CM RZ$  
  // all the operator overloaded !15@M|,OL  
} ; !IrKou)/_  
5juCeG+Z  
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。 sC'A_-'  
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: ,YuWz$aF{  
+HVG5l  
template < typename Right > wNlV_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'e8d["N  
  { \H'CFAuF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IcNIuv  
} l.LFlwt  
!&:.Uh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A'P}mrY  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 R,k[Kh  
~S<F  
template < typename T >   struct picker_maker qy0_1xT-  
  { 1\9BO:<K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {:q9:  
} ; #'{PY r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > laIC}!  
  { fn"jYSy  
typedef picker < T > result; xsypIbN  
} ; 2%, ' }Bus  
W,eKQV<j  
下面总的结构就有了: "{1}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fCo2".Tk  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 r  E *u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c`[uQXv  
至此链式操作完美实现。 BsG[#4KM:  
KARQKFp!C>  
' c\TMb.  
七. 问题3 b|C,b"$N0  
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。 XdXS^QA .s  
"7u"d4h-:(  
template < typename T1, typename T2 > H@bmLq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7'l{I'Z  
  { x#xO {  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?p\II7   
} /[|md0,  
;$&5I9N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \< +47+  
[(ib9_`A'1  
template < typename T1, typename T2 > Hw-oh?=  
struct result_2 x)Om[jZE  
  { 5~TA(cb5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tfU3 6PR  
} ; /3HWP`<x  
fP4IOlHkE  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a5g{.:NfO  
这个差事就留给了holder自己。 RwLdV+2\R`  
    ^oZs&+z  
,lGwW8$R  
template < int Order > ?;kc%Rz  
class holder; =kkA  
template <> 0BZOr-i  
class holder < 1 > #~qp8 w  
  { D&lXi~Z%.  
public : lfG&V +S1  
template < typename T > wtick~)  
  struct result_1 [~%;E[ky$  
  { V$%Fs{  
  typedef T & result; n`2"(7Wj  
} ; 5 /VB'N#7s  
template < typename T1, typename T2 > nylIP */  
  struct result_2 A>,fG9pR  
  { +mF 2yh  
  typedef T1 & result; aD`e]K ^L  
} ; zU=[Kc=$  
template < typename T > Ljs(<Gm)-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J A2}  
  { ^bw~$*"j#  
  return (T & )r; vX)Y%I  
} ap_+C~%+  
template < typename T1, typename T2 > ^x#RUv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KTREOOu .t  
  { S~9kp?kR$  
  return (T1 & )r1; w3hL.Z,kV  
} G+yz8@  
} ; ~_\2\6%1^n  
QU;C*}0Zl  
template <> ~Q\uP(!D  
class holder < 2 > { J%$.D(/  
  { DcM+K@1E4^  
public : `SbX`a0p2  
template < typename T > T$B4DQ  
  struct result_1 ~x\ Q\Cxp  
  { @WE$%dr  
  typedef T & result; mM%BO(X{=  
} ; K\r=MkA.>  
template < typename T1, typename T2 > g9Qxf%}  
  struct result_2 nUu|}11(  
  { , |B\[0p  
  typedef T2 & result; &BR?;LD  
} ; XfDQx!gJ  
template < typename T > <]`2H}*U'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <GR:5pJ%  
  { r+yLK(<zp  
  return (T & )r; .Cd$=v6  
} !ry+ r!"  
template < typename T1, typename T2 > PQ|x?98  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :G)x+0u  
  { 4s2ex{$+MA  
  return (T2 & )r2; hkc_>F]Hx  
} Nd)o1 {I  
} ; ?*dx=UI  
ps J 1J  
j> M%?Tw  
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> >。 cK/odOi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >U.uRq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8#AXK{  
PUo&>  
return l(i, j) = r(i, j); . 2Q/D?a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7K4%`O  
,~w)@.  
  return ( int & )i; 06O  
  return ( int & )j; 0\ ;a:E.c  
最后执行i = j; &"0[7zgYQz  
可见,参数被正确的选择了。 )Jn80~U|1  
Q)8t;Kx  
7 4UE-H)  
XcneH jpR  
$*ZHk0 7x  
八. 中期总结 PUArKBYM-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1(a\$Di  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u' ][3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .;s4T?j@w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ak&v/%N  
hR{Zh>  
EpMEA1=&  
~;` #{$/C&  
6dlPS{H#U  
1j(,VW  
九. 简化 =jh:0Q<43+  
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。 [Xg"B|FD0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ('oUcDOFTS  
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: JASn\z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?a(3~dh|  
  +-*/&|^等 ay.IKBXc  
2. 返回引用。 Rl8-a8j$f.  
  =,各种复合赋值等 Q0q$ZK6C  
3. 返回固定类型。 sP7(1)\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2e=Hjf )  
4. 原样返回。 $4]PN2d&  
  operator, gd*?kXpt  
5. 返回解引用的类型。 9x\G(w  
  operator*(单目) @TDcj~oR ?  
6. 返回地址。 FT=>haN  
  operator&(单目) 3dLz=.=)'  
7. 下表访问返回类型。 J>Ha$1}u/  
  operator[] f|)t[,c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NST6pu\,U  
  operator<<和operator>> ~Otf "<  
T~E83Jw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /|f]L9)2<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e^TF.D?RS  
+V^_ksi\  
template < typename Left > 6iC:l%|u  
struct value_return h'+ swPh  
  { }rZp(FG@*  
template < typename T > 9OBPFF  
  struct result_1 &rubA  
  { &9>d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :z7!X.*  
} ; :h@:F7N _  
?9cy5z[  
template < typename T1, typename T2 > b :00w["  
  struct result_2 JZ [&:  
  { L`v,:#Y   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I(SE)%!%S  
} ; |)?T([  
} ; U$}]zaB  
w.\:I[  
th{h)( +H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vP!gLN]TV  
oZCO$a  
下面我们来剥离functor中的operator() HYS7=[hv6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !RI&FcK  
8*X8U:.0o  
return l(t) op r(t) K"61i:F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q!4dK4`#5  
return op l(t) {H74`-C)W  
return op l(t1, t2) 0Qz \"gr  
return l(t) op yI)2:Ca*  
return l(t1, t2) op v*pVcBY>  
return l(t)[r(t)] RD^o&VXO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2#!D"F  
3h&s=e!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;A_QI>>  
单目: return f(l(t), r(t));  <_~`)t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); smggr{-  
双目: return f(l(t)); tP9}:gu  
return f(l(t1, t2)); ?a% u=G  
下面就是f的实现,以operator/为例 {<lV=0]  
UT-=5  
struct meta_divide 6*E 7}  
  { s$;v )w$  
template < typename T1, typename T2 > UZ$p wjC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -9mh|&z`  
  { sx;1V{|g  
  return t1 / t2; y< 84Gw_  
} 5o?bF3  
} ; /dAIg1ra  
YL]x>7T~4t  
这个工作可以让宏来做: /D12N'VaE  
fg2}~ 02n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uv$y"1'g  
template < typename T1, typename T2 > \ >}iYZ[ V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 51A>eU|  
以后可以直接用 j<[<qU:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d 9|u~3  
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 PF~&!~S>W  
(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。。。) 4D8q Gti  
fqi5 84  
:Vg,[\I{  
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 +J2=\YO  
{r"HR%*u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KM6r}CDHs  
class unary_op : public Rettype "(5M }5D  
  { w*?JW  
    Left l; F 1BPzRo`  
public : ^J327  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^U52 *6  
S}>rsg!  
template < typename T > 6i%)'dl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p&7>G-.  
      { rei<{woX  
      return FuncType::execute(l(t)); ,,?t>|3  
    } a}yJ$6xi  
{x+jFj.  
    template < typename T1, typename T2 > _+GCd8d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d(tq;2-  
      { /<@oUv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?D#Vha  
    } ']V 2V)t  
} ;  h /on  
fQ<V_loP.@  
[bAv|;  
同样还可以申明一个binary_op m2_B(-  
W6Hiqu+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (t <Um Vd  
class binary_op : public Rettype 8u>E(Vmpu  
  { nD!^0?  
    Left l; ZEB1()GB  
Right r; %FwLFo^v  
public : PffRV7qU0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  @>BFhH  
^T^fowt=r  
template < typename T > M$w^g8F27H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r8mE   
      { [hs{{II  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rVkHo*Q  
    } kWWb<WRW:  
UXd\Q''  
    template < typename T1, typename T2 > s3q65%D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _:{XL c  
      { N-suBRnW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q*2ljcb55  
    } il*bsnwpZv  
} ; 9khD7v   
hNQ,U{`;^  
='~C$%  
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 P",53R+"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EPyFM_k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MVV<&jho{^  
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。 Zcc6E2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zD?<m J`  
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。。。 JIK;/1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !x>P]j7A}Y  
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)  +&|WC2#  
下面是修改过的unary_op zF{5!b  
$"sf%{~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <jV_J+#  
class unary_op KnlVZn[3t  
  { @L`t/OD  
Left l; qUCiB}  
  GeE|&popO  
public : k*M1m'1  
QQqWJq~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n *U1 M  
S53[K/dZo  
template < typename T > Nhs]U`s(g  
  struct result_1 #  *\PU  
  { Z[|(}9v?~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !IP[C?(nB  
} ; k)'c$  
=8[HC}s|$  
template < typename T1, typename T2 > >hHn{3y  
  struct result_2 2OEO b,`  
  { #qHo+M$"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *Bc= gl$  
} ; (G:$/fK  
o <sX6a9e  
template < typename T1, typename T2 > /z6NJ2jb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]e R1 +Nl  
  { |FH/Q-7[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); an.)2*u  
} je.mX/Lpj  
IS"UBJ6p  
template < typename T > ,_p_p^Ar\4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n ,`!yw  
  { iz>a0~(K  
  return OpClass::execute(lt(t)); pS9CtQqvgy  
} C)Mh  
v]c1|?9p'  
} ; M++*AZ  
A-uEZj_RD=  
r'-)@|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LDO@$jg  
好啦,现在才真正完美了。 DqbN=[!X~n  
现在在picker里面就可以这么添加了: [K,&s8N5  
6dV92:  
template < typename Right > Wk`G+VR+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const taw #r  
  { zS]Yd9;X1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B$aboL2  
}  !1;DRF  
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。 UEt #;e  
g;Bq#/w  
#N wlKZ-  
9w(QM-u  
Rax}r  
十. bind 3%>"|Ye}A  
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。 ^<7)w2ns  
先来分析一下一段例子 {6*h';~  
's+ Fd~ '  
TAIcp*)ZM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IYb@@Jzo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xqX~nV#TB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }>fL{};Z"  
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。 2 ES .)pQ  
我们来写个简单的。 - TSn_XE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >cQ*qXI0  
对于函数对象类的版本: qbpvTTF  
O]90 F  
template < typename Func > USfOc  
struct functor_trait Z'hW;^e%_z  
  { BB>3Kj:|  
typedef typename Func::result_type result_type; e=QnGT*b5  
} ; /\(0@To  
对于无参数函数的版本: mq do@  
tNoo3&  
template < typename Ret > /EA4-#uw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P.=&:ay7?  
  { &CG3_s<2  
typedef Ret result_type; \ @3i=!  
} ; +kmPQdO;*/  
对于单参数函数的版本: x/R|i%u-s  
l0 r Zril  
template < typename Ret, typename V1 > {eMu"<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >n{(2bcFs  
  { [_#9PH33  
typedef Ret result_type; Cir==7A0  
} ; _\1wLcFj  
对于双参数函数的版本: \&n]W\  
KzG8K 6wZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fOF02WP^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1Hp0,R}  
  { <{JHFU`^  
typedef Ret result_type; A !x" *  
} ; ym{?vY h  
等等。。。 .YKQ6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m&EwX ^1-  
s-J>(|  
template < typename Func > Z ~:S0HDP  
struct func_return Da0E)  
  { ej]^VS7w[r  
template < typename T > #swzZyM$  
  struct result_1 :OUNZDL  
  { .TSj8,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {;=I69 X  
} ; uL1e?  
]4@_KKP  
template < typename T1, typename T2 > 1}}.e^Tsfr  
  struct result_2 D N GNc  
  { kzMCI)>"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |.0/~Xy-  
} ; 2X&~!%-  
} ; V#'sH  
-"UK NB!  
(&=-o(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SL? ! RQ  
D: NBb!   
template < typename Func, typename aPicker > MLG%+@\  
class binder_1 "[q/2vC  
  { FAzshR  
Func fn; k9vr6We'  
aPicker pk;  I QS|  
public : lc,{0$ 1<  
={o>g '  
template < typename T > s =! y%  
  struct result_1 'p80X^g  
  { 7%c9 nY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #KF:(2  
} ; *RD9 gIze  
dP=1*  
template < typename T1, typename T2 > 2G=Bav\n+  
  struct result_2 NIY0f@1z-  
  { >2_BL5<S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MS)#S&  
} ; J}Bg<[n  
ka0T|$ u(s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3J7TWOJVw  
 Xai ,  
template < typename T > tx;MH5s/V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H [wJ; l  
  { Qx1ZxJz #  
  return fn(pk(t)); :bkACuaEn  
} WZ"NG|  
template < typename T1, typename T2 > FVW<F(g`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fIu5d6;'  
  { +ByxhSIr  
  return fn(pk(t1, t2)); hPE#l?H@A  
} >pW8K[  
} ; Am'5|  
5)+(McJC  
AyB-+oTf(  
一目了然不是么? /pan{.< k  
最后实现bind E3<jH  
,B(UkPGT  
/J]Yj,  
template < typename Func, typename aPicker > };o6|e:2E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *]nha1!S  
  { 7L|w~l7R~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UO47XAO  
} TG8QT\0G  
UTGR{>=>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IHZ WNT2  
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。 7Vr .&`l  
iA3d[%tBb  
十一. phoenix j0B, \A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yv =LT~  
DmEmv/N=  
for_each(v.begin(), v.end(), z6#N f,  
( eS8tsI  
do_ z9}rT<hy  
[ LzB)o\a  
  cout << _1 <<   " , " ]:(>r&'  
] :WIbjI=  
.while_( -- _1), !MS z%QcO  
cout << var( " \n " ) =unMgX]$  
) M7-piRnd4  
); []/=!?5B  
Po'yr]pr  
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: r483"k(7  
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 Vy.A`Hz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gV1&b (h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4- ^|e  
;2q;RT`h  
#Z;ziM:  
template < typename Cond, typename Actor > A8&yB;T$y  
class do_while -sm{Hpf_b  
  { 58,_  
Cond cd; =B4U~|k  
Actor act; lBqu}88q0  
public : \~UyfVPRT  
template < typename T > 2hdi)C,7Y  
  struct result_1 O Ul+es  
  { M,"4r^%k  
  typedef int result_type; 9a9<I  
} ; eUPG){"  
'31pb9@fH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jv>l6)  
 7m_Jb5  
template < typename T > }@=m[Zx#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Un@B D}@\  
  { 4SCb9| /Q  
  do yS p]+  
    { .",E}3zn  
  act(t); an={h,  
  } 1v!Xx+}  
  while (cd(t)); +6@".<  
  return   0 ; I~y[8  
} 3C 84b/A  
} ; ${0+LhST  
k<wX??'  
vNlYk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Iz,a Hrq  
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。 $]|fjB#D  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !31v@v:)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H>AQlO+J  
下面就是产生这个functor的类: CT+pkNC  
jJdw\`  
7].tt  
template < typename Actor > a9 7A{7I&  
class do_while_actor [_*%  
  { YqX/7b+  
Actor act; VFz (U)._  
public : 2#~5[PtP^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z #c)Q  
3ddH@Y|  
template < typename Cond > TzmoyY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H8.U#%  
} ; u:tLO3VfJ  
b<};"H0a  
D@*<p h=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W4Rs9NA}  
最后,是那个do_ ; S7 %  
Uq `B#JI  
-'3~Y 2#  
class do_while_invoker ;V`e%9 .  
  { Q+'mBi}  
public : +!Q<gWb  
template < typename Actor > ))V)]+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [R*UPa  
  { g0GC g  
  return do_while_actor < Actor > (act); {r Q6IV3=  
} #]<j.Fc`  
} do_; /{ Lo0  
uoR_/vol8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?.~E:8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Eh&*"&fHR  
最后来说说怎么处理break和continue uq~$HXdc  
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。 Cp=DdmR  
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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