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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7Yj\*N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  wSV[nK  
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, _* 4 <  
:'GTCo$3  
TdD-# |5  
!0Xes0gK0  
  class filler !9iVe7V  
  { ,`+y4Z6`W2  
public : *JO"8iLw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XA9$n_| bw  
} ; +}4vdi"  
{LJCY<IGq  
oF V9t{~j  
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: /q='~t  
6mdJ =b#  
F$F5N1<  
~>}BDsM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Bb:jy!jq_  
j- F=5)A  
s3kh (N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0?,EteR  
.M:,pw"S]  
*o"F.H{#N  
+< BAJWU  
二. 战前分析 _Zf1=& U#/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8Yq6I>@!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 1ygu>sKS&A  
m U7Ad"  
"c\T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HEe0dqG  
  /* --------------------------------------------- */ nk-6W4  
vector < int *> vp( 10 ); gWgK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qLYv=h$,  
/* --------------------------------------------- */ BzWmV .5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9lTA/-  
/* --------------------------------------------- */  ]g?G 0m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _IpW &  
  /* --------------------------------------------- */ , is .{ y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UQW;!8J#R(  
/* --------------------------------------------- */ >y]YF3?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AS;{O>}54  
`m'2RNSc+#  
B u4N~0  
*QLl jGe  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0HxF#SlKM  
1._1, _2是什么? -JwH^*Ad  
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。 sOJ"~p  
2._1 = 1是在做什么? -QS_bQG%  
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。 ,rX!V=Z5  
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。 e`}|*^-  
3Q`'C7Pi  
>Ckb9A  
三. 动工 gn(n</\/O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3v0)oK  
Nt/*VYUn  
<j,7Z>Rk\x  
OgfQGGc  
template < typename T > p3^7Hr  
class assignment >{GC@Cw  
  { /h2`?~k+  
T value; O4$: xjs  
public : `hH1rw@7<  
assignment( const T & v) : value(v) {} =}c~BHT  
template < typename T2 > SKG_P)TnO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P$4?-AZ  
} ; _TX.}167;-  
|y'q`cY  
VCc4nn#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _'j>xK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M>I}^Zp!  
+%gh?  
z5Nw+#m| i  
D]oS R7h  
  class holder $k!@e M/R  
  { .-Ao%A W  
public : )UJ]IB-Q|1  
template < typename T > ^jCkM29eu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i1G}m Yz_  
  { (4c<0<"$  
  return assignment < T > (t); UJ6WrO5#kB  
} 80+" x3r  
} ; W BiBtU  
)0d3sJ8  
QL\'pW5  
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: *4(.=k  
3{$c b"5  
  static holder _1; `pcjOM8u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )(!vd!p5  
hR{Fn L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,:z@Ji  
而不用手动写一个函数对象。 s@3!G+ -}  
hUl FP  
g" M1HxlV  
((?^B  
四. 问题分析 6s|C:1](b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O9>/ WmLe  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,g\.C+.S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,%ajIs"Gi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '-v~HwC+/T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %|,j'V$  
R(q fP  
五. 问题1:一致性 X$st{@}ZB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a>Q7Qn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .eeM&n;c  
74Kl!A  
struct holder j4NS5  
  { PqP)<d '/  
  // iezz[;t  
  template < typename T > fitm*  
T &   operator ()( const T & r) const Y8CXin h  
  { ;#j/F]xG  
  return (T & )r; ex29rL3  
} 7tt&/k?Q  
} ; (oTx*GP>Y  
~i(*.Z) \  
这样的话assignment也必须相应改动: ?.~@lE  
 kU#$  
template < typename Left, typename Right > U1&m-K  
class assignment [(dAv7YbN  
  { 5B@&]-'~  
Left l; duwZe+  
Right r; $%!]tNGS  
public : -$mzzYH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <GR]A|P  
template < typename T2 > ZB%7Sr0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } < Gu s9^_  
} ; O"{NHNG\oT  
pG|DT ?  
同时,holder的operator=也需要改动: 1g|H8CA  
<K2 )v~  
template < typename T > fHe3 :a5+W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2P]rJ  
  { fw-LZ][  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *d)B4qG  
} ;%Z)$+Z_)<  
3tgct <"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tF=96u_X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -o=qYkyLK  
OvQG%D}P=  
return l(rhs) = r; 'jfI1 ]q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uS<&$J H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X\flx~  
L]9*^al  
template < typename Tp > '5{gWV`  
class constant_t m@TU2  
  { hL&z"_`  
  const Tp t; jg2>=}  
public : =o9 %)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g.z/%Lp K  
template < typename T > 1k;X*r#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J/)Q{*`_  
  { k2O==IG]6  
  return t; sx|=*j,_  
} ?_ p3^kl  
} ; g9 g &]  
j1>1vD-`T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Wny{qj)=  
下面就可以修改holder的operator=了 ?HU(0Vgn'  
iao_w'tJ  
template < typename T > Y2Y/laD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?L7z\b"_~  
  { q?JP\_o:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DQwbr\xy\  
} Xo$(zGb  
esFBWJ  
同时也要修改assignment的operator() ?|{P]i?)'  
"-\I?k  
template < typename T2 > hfVJg7-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w 8T#~Dc  
现在代码看起来就很一致了。 ALPZc:  
k`xPf\^tf  
六. 问题2:链式操作 BK6oW3wD/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &Q 3!ty  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "y#$| TMB  
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。 l8jm7@.E  
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。 0riTav8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _sx]`3/86  
SmC91XO  
template < typename T > kOeW,:&65  
struct result_1 o5A@U0c_  
  { T&cf6soo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8)'OXR0/  
} ; 1;S@XC>  
 ig jr=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: Pv/$ ;R%  
<08)G7  
template < typename T > arRb q!mO  
struct   ref ZC@Pfba[`  
  { kwWDGA?zFB  
typedef T & reference; S0du, A~  
} ; qy/xJ>:  
template < typename T > f D2. Zh  
struct   ref < T &> UJ n3sZ<}  
  { PkMN@JS  
typedef T & reference; XeJn,=  
} ; K#tT \  
c7,p5[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1H{J T op  
Jf9a<[CcV  
template < typename T > G[@RZ~o4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yIA- +# r[  
  { 6||zfH  
  return l(t) = r(t); k_/*> lIZY  
} ?s6v>#H%  
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。 ?sk{(UN]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y2W|b5  
Ja"?Pb  
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 yxik`vmH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lvY[E9I0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @j=:V!g2O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _<qe= hie!  
最后的布局是: ~l+2Z4nV  
                Add #p*D.We  
              /   \ TD!--l*gL  
            Divide   5 i}[cq_wJ  
            /   \ &N:Iirg  
          _1     3 Py y!B  
似乎一切都解决了?不。 q HaH=g%  
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。 @IhC:Yc  
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。 lE'3UqK  
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: ,)@njC?J  
X6 *4IE  
template < typename Right > _wH>h$E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g[';1}/B4  
Right & rt) const 1-0tG+  
  { SMoJKr(:w#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' Dcj\=8  
} #9zpJ\E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y)vK=,"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ql"kJ_F!br  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )0+6^[Tqq  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0Q?)?8_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `%;Hj _X}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? KW-GVe%8f  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: g&z8t;@  
E@,m +  
template < class Action > ' Dp;fEU$  
class picker : public Action o=J-Ju  
  { % b fe_k(  
public : d^MRu#]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J?{@pA  
  // all the operator overloaded _NefzZWUJ  
} ; ~-R%m  
mC2K &'[  
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。 G?kK:eV  
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: P q0 %oz  
`6$|d,m5  
template < typename Right > )Zf1%h~0r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0vX4v)-^u  
  { xt_:R~/[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aD]! eP/)  
} 0FSNIPx  
"i#aII+T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > % IHIXncv[  
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。 "!+gA&  
<Pzy'9  
template < typename T >   struct picker_maker Lq|>n Y  
  {  J3`0i@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :of(wZa3Q  
} ; p8Z?R^$9H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |Dt_lQp#  
  { (\0 <|pW  
typedef picker < T > result; Nv=78O1  
} ; &1(- 8z*  
CYRZ2Yrk?"  
下面总的结构就有了: U0gZf5;*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8EI9&L>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8~tX>q<@q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U% q-#^A  
至此链式操作完美实现。 F+"_]  
* xCY^_  
h PL]B_<  
七. 问题3 }R`Rqg-W  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |lt]9>|  
],_+J *  
template < typename T1, typename T2 > )/?H]o$NU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Aa=:AkrH  
  { AdVc1v&>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q.p.$)  
} ,jOJ\WXP  
8[;vC$  
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: ,DZvBS  
v\GVy[Qyv  
template < typename T1, typename T2 > H4s~=iB  
struct result_2 gVrQAcJj  
  { J$Z=`=] t+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t;BUZE_!0c  
} ; }x?F53I)  
h%:rJ_#Zl  
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? 4;fuS_(X  
这个差事就留给了holder自己。 CHsg2S  
    >!6|yk`GJ  
U@M3.[jw  
template < int Order > Hs*["zFc  
class holder; ,Cb3R|L8  
template <> .4p3~r?=S  
class holder < 1 > AH|gI2  
  { @^A5{qQ\  
public : # obRr#8  
template < typename T > z%OKv[/N  
  struct result_1 @^xtxtjzux  
  { 1>"-!ADm  
  typedef T & result; !bP%\)5  
} ; "!~o  
template < typename T1, typename T2 > &E_a0*)e  
  struct result_2 )P$|9<_q7x  
  { tO&ffZP8$  
  typedef T1 & result; v8)"skVnFG  
} ; CuWJai:nQ;  
template < typename T > |@vkQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CZ<T@k  
  { gxN>q4z  
  return (T & )r; L-T,[;bl  
} lj (y  
template < typename T1, typename T2 > Ut;`6t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HwFX,?  
  { cg.{oMwa  
  return (T1 & )r1; ` y\)X C7  
} hW~.F  
} ; 8.i4QaU  
83n%pS4x  
template <> Nob(D'vSr  
class holder < 2 > {drc}BL_  
  { 5~|{:29X  
public : Snx!^4+MF  
template < typename T > a YWWln  
  struct result_1 $VuXr=f}  
  { ){*+s RBW  
  typedef T & result; c2y,zq|H  
} ; r 3W3;L   
template < typename T1, typename T2 > 4f([EV[6dK  
  struct result_2 lH}KFFbp  
  { $KK~KEZ2  
  typedef T2 & result; )S caT1I  
} ; p+;& Gg54  
template < typename T > %{@Q7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 98>GHl'lM  
  { T$I_nxh[)L  
  return (T & )r; Mfj82rHg  
} ,%M[$S'  
template < typename T1, typename T2 > A*EOn1hN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rff F:,b  
  { wDJ`#"5p{  
  return (T2 & )r2; ']r8q %  
} pk :P;\  
} ; WMSJU/-P  
{KG6#/%;  
q,vWu(.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;2p+i/sVj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .T| }rB<c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xu2 KEwgb  
Oynb "T&8  
return l(i, j) = r(i, j); Y;"k5 + q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  c0oHE8@  
~HZdIPcC  
  return ( int & )i; 0!T`.UMI  
  return ( int & )j; FSIiw#xzH  
最后执行i = j; D 2X_Yv  
可见,参数被正确的选择了。 -U d^\Yy  
hH %>  
/Mqhx_)>A  
UB/> Ro  
.%zcm  
八. 中期总结 3Q=^&o0fl  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l~c[}wv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C=: <[_m`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c-a,__c?hx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `o[l%I\Q  
x:|Y)Dn\  
 I//=C6  
apvcWF%  
B5b:znW2@  
OtG\Uw8  
九. 简化 TNX9Z)=>g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |#oS7oV(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p/.8})c1r  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: D|]BFu)F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w!.@64-  
  +-*/&|^等 T(b9b,ov)  
2. 返回引用。 BR,-:?z  
  =,各种复合赋值等 22gh!F%)  
3. 返回固定类型。 ^L[:DB{Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y0zMK4b  
4. 原样返回。 <W4F`6`x  
  operator, 3/G^V'Yu  
5. 返回解引用的类型。 %TB(E<p`  
  operator*(单目) );5o13h2  
6. 返回地址。 R>< g\{G]  
  operator&(单目) C?PQ>Q!f-  
7. 下表访问返回类型。 y.rN(  
  operator[] uO?+vYAN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /:{%X(8  
  operator<<和operator>> 6TtB3;5  
SQKhht`M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 } M#e\neii  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k6G _c;V  
+>$]leqa  
template < typename Left > sX>u.  
struct value_return e#"h@kZP  
  {  bGRt  
template < typename T > VYvfx  
  struct result_1 hW^,' m  
  { NvR{S /Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hHs/Qtq  
} ; LQ+/|_(.  
6{Wo5O{!\  
template < typename T1, typename T2 > nm'l}/Ug  
  struct result_2 Z;BS@e  
  { N8<J'7%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %fS9F^AK  
} ; )>volP  
} ; i\R0+ O{  
Q&9 yrx.  
kaG/8G(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %,>z`D,Hg  
%!aU{E|@_  
下面我们来剥离functor中的operator() 2 $>DX\h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: la!]Y-s)'4  
]9@:7d6  
return l(t) op r(t) $ Y/9SD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c9(3z0!F ?  
return op l(t) &2'-v@kK  
return op l(t1, t2) r pNb.  
return l(t) op uuzV,q  
return l(t1, t2) op /y$Omc^  
return l(t)[r(t)] B#sCB&(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bIQ,=EA1  
"oP^2|${  
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: }@DCcf$<  
单目: return f(l(t), r(t)); B2`S0 H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g \mE  
双目: return f(l(t)); '&>"`q  
return f(l(t1, t2)); $d?+\r:I{,  
下面就是f的实现,以operator/为例 aSR-.r  
xtV+Le%  
struct meta_divide n1[c\1   
  { `L1,JE` q  
template < typename T1, typename T2 > i'tMpS3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XS<>0YM  
  { N?GTfN  
  return t1 / t2; #3uv^m LGa  
} 2TK \pfD  
} ; 7ZcF0h  
|vI*S5kn6A  
这个工作可以让宏来做: $l.*;h*  
5_yQI D%Sq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8}/DD^M  
template < typename T1, typename T2 > \ -D^I;[j_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n#_B4UqW%  
以后可以直接用 `Rq=:6U;3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ('J/Ww<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -V$|t<  
(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。。。) ,H7X_KbFD4  
8R~<$ xz  
z]7 WC  
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 yD[d%w  
#^FM~5KK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @T1G#[C~t  
class unary_op : public Rettype VQ=  
  { #G9 W65f  
    Left l; unDW2#GX  
public : ! j~wAdHk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mF~T?L"  
r&=ulg  
template < typename T > "8za'@D"f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X$};K \I  
      { y<`5  
      return FuncType::execute(l(t)); j?T'N:Qd  
    } )"x6V""Rb  
)W\)37=.  
    template < typename T1, typename T2 > )k<cd.MX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ixTjXl2g  
      { Z[O hZ 9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Upz)iOqLi  
    } dCx63rF`G  
} ; 44CZl{pt  
l5z//E}W  
ammi4k/  
同样还可以申明一个binary_op M1jT+  
'1u?-2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'h$:~C  
class binary_op : public Rettype /*C!]Z>.  
  { E|pT6  
    Left l; #N{]  
Right r; IIk_!VzT  
public : _z p<en[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n%Oi~7>  
=By@%ioIGG  
template < typename T > (Cr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b'4a;k!rS  
      { .zb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \g0vzo"u  
    } 7i5B=y7b  
~EtGR # N  
    template < typename T1, typename T2 > ?K$&|w%{3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y9BQLu4F  
      { 5OM #_.p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :'h$]p%  
    } d` GN!^  
} ; V x#M!os0  
X5owAc6  
`2>p#`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]p|?S[!=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ry95a%&/s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qV=:2m10x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8Z !%rS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L|1,/h 8p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >H+t ZV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %??v?M*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c0wLc,)G  
下面是修改过的unary_op 8K4^05*S   
F{mUxo#T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lIyMNw  
class unary_op l/k-` LeW  
  { GR|\OJ<2  
Left l; B=Kr J{&!  
  kq| !{_  
public : 2 G.y.#W  
eb7UA=[Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ti61&)(  
a!R*O3  
template < typename T > )4rt-_t<  
  struct result_1 eipg,EI  
  { F'MX9P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]x)!Kd2>  
} ; h: yJ  
-sJ1q^;f@  
template < typename T1, typename T2 > @QTw9,pS  
  struct result_2 9(t(sP_  
  { 7"eK<qJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B*_K}5UO  
} ; np2&W'C/i  
'( I0VJJ   
template < typename T1, typename T2 > Uha.8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % PzkVs  
  { ECt<\h7}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,>aa2  
} =F|9 ac9X  
3IRur,|'  
template < typename T > 2|x !~e.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nA0%M1a  
  { a/ uo)']B  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?98!2:'{9  
} q\@_L.tc[  
oeg Bk  
} ; T1q27I  
Xfg3q.q  
QM8Ic,QFvo  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6 D Xja_lp  
好啦,现在才真正完美了。 #OPEYJ;*9d  
现在在picker里面就可以这么添加了: .K84"Gdx  
p-I J':W  
template < typename Right > .X%J}c$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Iuz_u2"C  
  { U',C-56z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -$"$r ~ad  
} keC'/\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。 _cvX$(Sg  
PS" rXaY  
Q>D//_TF  
e_e\Ie/pDc  
N ;=z o-8  
十. bind Uj;JN}k  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PwW$=M{\.  
先来分析一下一段例子 ;@=3 @v  
u `/V1  
k 6M D3c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1N(#4mE=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L9O;K$[s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R& t*x  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \}4Y]xjV2  
我们来写个简单的。 @]q^O MLY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3N$@K"qM#  
对于函数对象类的版本: |;NfH|43;  
2Snb+,o2  
template < typename Func > Jy/< {7j  
struct functor_trait Dx1(}D  
  { Soq#cl'll-  
typedef typename Func::result_type result_type; n4!RGq.}  
} ; l,lqhq\  
对于无参数函数的版本: M>Q ZN  
(Ff}Y.4  
template < typename Ret > <[\I`kzq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UB5H8&Rf!  
  { AE>W$x8P  
typedef Ret result_type; =V|jd'iwx  
} ; o3hgkoF   
对于单参数函数的版本: P}~MO)*1  
QP.Lq }  
template < typename Ret, typename V1 > Y>w7%N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hhaiH i!$  
  { ,2$<Pt;  
typedef Ret result_type; Qu[QcB{ro-  
} ; IrQ.[?C  
对于双参数函数的版本: J@:Q(  
WfaMu| L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0zNbux_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d^A]]Xg  
  { T='uqKW\  
typedef Ret result_type; 4*qBu}(  
} ; ]O@iT= *3  
等等。。。 I3.. Yk%7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }},0#Ap  
?D.+D(  
template < typename Func > _M/N_Fm  
struct func_return %<-OdyM  
  { .2c/V  
template < typename T > I+H~ 5zq.  
  struct result_1 sR1_L/.  
  { 5?;<^J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7tlK'j'  
} ; k5E2{&wZ  
3bWGWI  
template < typename T1, typename T2 > _Z]l=5d  
  struct result_2 7ivo Q  
  { J{b#X"i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]TT >3"Dw7  
} ; fYjmG[4  
} ; Q// @5m_  
IWu=z!mO  
q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '(@q"`n  
^+D/59I  
template < typename Func, typename aPicker > I`{*QU  
class binder_1 KbLSK  
  { $h p UI  
Func fn; nSyLt6zn\  
aPicker pk; |gI>Sp%Fu  
public : O8 .xt|  
7 2JwG7qh  
template < typename T > I}bu  
  struct result_1 %3qjgyLZ|  
  { pFY*Y>6ar  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FzX ;~CA  
} ; >[aR8J/U  
^g*Sy, A  
template < typename T1, typename T2 > 5zBA]1PY  
  struct result_2 LH(P<k&  
  {  B`e/ /  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ck )W=  
} ; Kj4BVs  
7FoX)54"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y:;_R=M  
9SsVJ<9,R  
template < typename T > QIMd`c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S'34](9n6  
  { Y"bm4&'  
  return fn(pk(t)); B-N//ef}  
} 8c.>6 Hy  
template < typename T1, typename T2 > > f X^NX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K+vD&Z^  
  { (G> su  
  return fn(pk(t1, t2)); bK%F_v3'  
} [<f2h-V$  
} ; *fc8M(]&d  
yZ6WbI8n  
n{!{,s  
一目了然不是么? 39 }e }W"  
最后实现bind 6ioj!w<N  
Pg T3E  
+pqbl*W;1  
template < typename Func, typename aPicker > s 1M-(d Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8<; .  
  { DQY1oM)D !  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *d C|X  
} 5 NYS@76o7  
=F_uK7W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s?}qia\~m  
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。 5z0Sns  
A^,u l>!  
十一. phoenix W,[ RB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HD KF>S_S  
mbbhz,  
for_each(v.begin(), v.end(), 0bh 6ay4  
( r5s{t4 ;Ch  
do_ LmJjO:W}^y  
[ ~$6` e:n  
  cout << _1 <<   " , " 3iw3:1RZUZ  
] A x8>  
.while_( -- _1), >I@&"&d  
cout << var( " \n " ) tZ[9qms^_  
) 5/P. 4<c7  
); X'$H'[8;C  
Vwp>:'Pu  
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: y/S3ZJY  
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 ;g?PK5rB(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %TFsk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T%%EWa<a  
 P s>Y]  
RjVU m+<  
template < typename Cond, typename Actor > ub8d]GZJ  
class do_while R-zS7Jyox  
  { #9(+)~irz`  
Cond cd; {D8opepO)  
Actor act; +ZjDTTk  
public : 25Z} .))  
template < typename T > W]Xwt'ABz  
  struct result_1 %R4 \[e  
  { MMrN#&r  
  typedef int result_type; @Pc7$qD%  
} ; OiA uL:D  
$MDmY4\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GCYXDovh  
r8YM#dF  
template < typename T > f`ibP6%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mxCneX  
  { *^@b0f~vj  
  do >uZc#Zt  
    { k 76<CX  
  act(t); CP9Q|'oJ  
  } u^SInanw  
  while (cd(t)); C1f$^N  
  return   0 ; W[I[Xg&  
} C"n!mr{srt  
} ; 5GAW3j{  
P'B|s /)  
U~BR8]=G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wq.'8Y~BE  
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。 0B 1nk!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。 =,it`8;  
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。 On O_7'4 t  
下面就是产生这个functor的类: >.UEs 8QV  
DW,ERQ^  
{w3<dfJ  
template < typename Actor > J;XO1}9  
class do_while_actor mN{H^  
  { zfDfy!\2_  
Actor act; el$@^Wy&$  
public : Z L0Vx6Ph  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} en|~`]HF  
O D5qPovsd  
template < typename Cond > zK~_e\m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !lg_zAV  
} ; 9+*{3 t  
Heqr1btK  
gcwJ{&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y/UvNb<lK  
最后,是那个do_ vO?sHh  
<z60E vHg  
7>zUT0SS  
class do_while_invoker [H!do$[>  
  { Z~(X[Zl :  
public : VG7#C@>Z  
template < typename Actor > vt"bB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bO$KV"*!  
  { b"o\-iUioe  
  return do_while_actor < Actor > (act); I3.JAoB>!  
} _0 4 3,  
} do_; a'HHUii=  
<~ay4JY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U43U2/^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t^B s3;E^  
最后来说说怎么处理break和continue {TJ "O  
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。 TPx0LDk%(  
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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