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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d9/YW#tm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <&&xt ?I.  
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, nr/^HjMV  
m*VM1kV  
-#XNZy!//  
 imE5 $;  
  class filler YE#OAfj~  
  { z` b. ~<P  
public : ]sz3:p=5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J('p'SlI  
} ; r{m"E^K,  
8e_ITqV%  
wg?:jK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: V+A1O k )  
"Q*Z?6[Z  
hM*T{|y  
x Hw$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #vN\]e  
oL'  :07_  
gd9ZlHo'Id  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pH&Q]u; O  
kTQ`$V(>&  
'ad|@Bh  
Jt4T)c9  
二. 战前分析 c9e  }P  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 dO Y+| P\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ye U4,K o  
H >@yC  
[MM11K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h~$Q\WCm#  
  /* --------------------------------------------- */ @vf{_g<  
vector < int *> vp( 10 ); 7Kx3G{5ja  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uQ9/7"S  
/* --------------------------------------------- */ }-{l(8-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Mnpb".VU#T  
/* --------------------------------------------- */ U4*5o~!=S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (tGK~!cAv  
  /* --------------------------------------------- */ Py(l+Ik`>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;D_6u(IC4:  
/* --------------------------------------------- */ wL 5p0Xl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _96hw8  
_\ n'uW$  
,cm;A'4]  
DBi3 j  
看了之后,我们可以思考一些问题: :xd&V%u`  
1._1, _2是什么? F]Zg9c{#  
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。 !ViHC}:   
2._1 = 1是在做什么? DvnK_Q!  
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。 kKVq,41'  
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。 zqAK|jbL  
;2RCgX!'%  
Nzc1)t=  
三. 动工 Xmy(pV!PF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]4@z.1Mr  
8}p5MG  
yS/ovd  
La}=Ng  
template < typename T > N i^pP@('  
class assignment Yg%V  
  { 6YT*=\KT  
T value; |::kC3=  
public : (CY VSO  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6m21Y8N  
template < typename T2 > Ov%9S/d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /B!"\0G/,  
} ; ja2LQe@ Q  
GpF,=:  
zqYfgV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d; @Kz^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o <LA2 q`T  
ihH!"HH+  
b]6;:Q!d  
n[WXIE<  
  class holder J8a4.prqI  
  { [AR$Sw60  
public : D8W:mAGEu  
template < typename T > +u _mT$|T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y)U8\  
  { ,=>O/!s  
  return assignment < T > (t); `(.ue8T  
} cZL"e  
} ; ik~hL/JD\  
Yl1@ gw7  
zEY Ey1  
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: Y_PCL9G{p  
9>le-}~  
  static holder _1; 7K9+7I&C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `Pl=%DR  
`Y.RAw5LrE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A'|W0|R9  
而不用手动写一个函数对象。 :KX/GN!n  
aI|)m8 >)X  
A@'):V8_%C  
ika{>hbH  
四. 问题分析 L0|Vc9  
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。 %8 cFzyE*  
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。 F>A-+]X3o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IG +nrTY0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }Sp MHR`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iO#H_&L.p  
"_'9KBd!  
五. 问题1:一致性 !l6B_[!@  
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?| >E"FoZM=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |#5JI #,vX  
uK(+WA  
struct holder & PHHacp  
  { \/K>Iv'$  
  // 40%p lNPj  
  template < typename T > 1[3"|  
T &   operator ()( const T & r) const vR1%&(f{  
  { zZ-e2)1v  
  return (T & )r; -lSm:O@'  
} 9'//_ A,  
} ; `-ENKr]  
lu-VBVwR  
这样的话assignment也必须相应改动: 5bmtUIj  
)IZ$R*Y{  
template < typename Left, typename Right > # FaR?L![Y  
class assignment ~n"V0!:'4  
  { a3Es7R+S  
Left l; 0]>p|m9K^<  
Right r; V^L;Nw5h  
public : HdWghxz?)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LZ&CGV"Z-  
template < typename T2 > #3u8BLy$Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G=Ka{J  
} ; D zDt:.JZ  
8Qu].nKe  
同时,holder的operator=也需要改动: [zf9UUc~  
T_AZCl4d  
template < typename T > Pn7oQA\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d:sUh  
  { Gq-U}r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t4s}w$4  
} C?x  
uc7np]Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5W<BEcV\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zKV {JUpG  
=t)eT0  
return l(rhs) = r; =Z-.4\3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 i-E&Y*\^9H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )J#@L*  
62vz 'b  
template < typename Tp > y ImriCT  
class constant_t sMO3eNLn  
  { _\o +9X!  
  const Tp t; @Gn9x(?J  
public : \mc~w4B[)3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6oUT+^z#  
template < typename T > 5QmF0z)wR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "t_]Qu6  
  { A ;kAAM  
  return t; )_bXKYUX*0  
} TS3 00F  
} ; l^0 <a<P  
:syR4A WM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \D}/tz5~B  
下面就可以修改holder的operator=了 c1n? @L  
&]z2=\^e  
template < typename T > |u;5|i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V<nzThM\  
  { Zqam Iq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R!$j_H  
} _TX.}167;-  
|y'q`cY  
同时也要修改assignment的operator() s 6hj[^O  
MF E%q  
template < typename T2 > i, RK0q?>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o~GhV4vq  
现在代码看起来就很一致了。 C!Tl?>Tt  
s_1]&0<  
六. 问题2:链式操作 ^u Z%d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o)-Qd3d%S  
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。 )UJ]IB-Q|1  
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。 ^jCkM29eu  
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。 8:M~m]Z+|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _bMs~%?~/  
'Y"q=@Ei9  
template < typename T > vkR"A\:  
struct result_1 i!,>3  
  { ![Jxh,f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *2@ q=R-1  
} ; C8G['aQ  
t<: XY  
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: bt j\v[D  
9Xm"kVqd/  
template < typename T > |`O7> (h  
struct   ref F` ?pZ  
  { V@Po}  
typedef T & reference; N$=<6eQm  
} ;  d;CD~s  
template < typename T > Z)?"pBv'  
struct   ref < T &> @8_K^3-~e  
  { pCg0xbc`  
typedef T & reference; zSq+#O1#  
} ; 2'@0|k,yC  
!Sw7!h.ut  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f'%}{l: ss  
`,7BU??+u  
template < typename T > cCj}{=U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8H{@0_M  
  { m$O@+;>l  
  return l(t) = r(t); }D|"$*  
} u(REEc~nj  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +*|E%pq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LL,~&5{  
v=X\@27= ?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 oHa6fi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a!>AhOk.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8\ :T*u3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;#j/F]xG  
最后的布局是: Y}Qu-fm  
                Add }S42.f.p  
              /   \ XE>XzsnC  
            Divide   5 +$<m;@mZ  
            /   \ *?i~AXJm  
          _1     3 h"<rW7z  
似乎一切都解决了?不。 *np%67=jO  
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。 12rr:(#%s  
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。 @w|~:>/g  
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: k'u2a  
8taaBM`:  
template < typename Right > OY@/18D<>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u37+B  
Right & rt) const ;xj^*b  
  { ?EtK/6dJZt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4l z9z>J.V  
} duwZe+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $%!]tNGS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 61wGIN2,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 u/,m2N9cL  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 jdoI)J@9H  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 < Gu s9^_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? UDxfS4yI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Pu}2%P)p  
`[`eg<xj  
template < class Action > b9"Q.*c<Z^  
class picker : public Action jI y'mGaG  
  { Q4Cw{2r  
public : `VS/ Xyp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "\e9Y<  
  // all the operator overloaded XLOk+Fn  
} ; T T29 LC@  
%3~jg  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _\u'~wWl  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :@n e29,}  
/)v X|qtIY  
template < typename Right > -1U]@s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  okfhd{9  
  { 2.2 s>?\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |qZ4h7wL  
} Aw >DZ2  
!$&K~>`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U?.VY@  
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。 n.Ekpq\  
,@GI3bl  
template < typename T >   struct picker_maker jagsV'o2  
  { =G*<WcR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m}8c.OJ>K`  
} ; Thz&wH`W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]Wfnpqc^  
  { X4 xnr^  
typedef picker < T > result; 0naegy?,  
} ; l$z-'  
C !uwD  
下面总的结构就有了: a N_M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NO;+:0n  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .,feRK>3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Vbz$dpT  
至此链式操作完美实现。 ;B!&( 50e  
[{'` |  
 X&(1DE  
七. 问题3 ]BX|G`CCc  
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。 a^|mF# z  
ld}- }W-cq  
template < typename T1, typename T2 > , @(lYeD"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~kF^0-JZY  
  { \iO ,y:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ql^n=+U  
} @#;~_?$?C  
= q;ACW,z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: qJrK?:O;  
ys09W+B7  
template < typename T1, typename T2 > ~ M@8O  
struct result_2 _18) XR  
  { *<]ulR2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fb.wm   
} ; UG 9uNgzQ/  
k${25*M!3  
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? )g+~"&Gcx  
这个差事就留给了holder自己。  O &;Cca  
    Un@dWf6'  
A"d=,?yE  
template < int Order > yP6^& 'I+  
class holder; 7'CdDB6&.  
template <> THkg,*;:  
class holder < 1 > }-!0d*I  
  { qgDd^0  
public : j%Usui<DL  
template < typename T > HZ )z^K?1  
  struct result_1 f6u<.b  
  { f{G ^b&x  
  typedef T & result; AwUcU;"9>  
} ; h 5<46!P  
template < typename T1, typename T2 > !w{4FE74  
  struct result_2 Wi)Y9frE  
  { |+f@w/+  
  typedef T1 & result; F7x]BeTM  
} ; /Rf:Z.L  
template < typename T > <D%.'=%pZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PsaKzAg?  
  { :)p\a1I[*  
  return (T & )r; :tdN#m6&  
} #8i DM5:EQ  
template < typename T1, typename T2 > !%?O`+r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nD{o8;  
  { :[kfWai#(  
  return (T1 & )r1; GO2mccIB  
} #Ipi3  
} ; Vo"Wr>F  
Z8%?ej`8  
template <> pE,2pT2>  
class holder < 2 > E{k$4  
  { 9$$dSN\&  
public : 3f@@|vZF  
template < typename T > |6v $!wBi  
  struct result_1 A+de;&  
  { @>cz$##`  
  typedef T & result; UQ c!"D  
} ; FC@h6 \+a  
template < typename T1, typename T2 > kUGOkSP8[  
  struct result_2 C.].HQ  
  {  k{d]  
  typedef T2 & result; N:x--,2  
} ; [MhKR }a  
template < typename T > w;W# 'pE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]l>LU2 sx  
  { %PM&`c98z7  
  return (T & )r; "ngULpb{R  
} JlR$"GU  
template < typename T1, typename T2 > {7'Wi$^F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }IEwGoDwNs  
  { =h0vdi%{  
  return (T2 & )r2; :e /*5ix  
} h! =h0  
} ; cD6S;PSg  
hz:h>Hwy  
i' V("  
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> >。 =HMa<"-8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M#n lKj<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *,& 2?E8  
J/LsL k  
return l(i, j) = r(i, j); Kv0V`}<Yc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lg"aB  
5.1z9[z  
  return ( int & )i; <yl%q*gls  
  return ( int & )j; z_93j3 #  
最后执行i = j; O,6Wdw3+-3  
可见,参数被正确的选择了。 MH=7(15R  
;NU-\<Q{  
`6$|d,m5  
)Zf1%h~0r  
5EU~T.4C<  
八. 中期总结 b:Z&;A|"{  
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: $vrkxn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c+ D <  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TyDh\f!w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =PU($  
qv& Bai[  
*5IB@^<  
vd?Bk_d9k,  
8Cs;.>75[  
m??Py"1y  
九. 简化 G %'xEr0n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L!>nl4O>`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~8s2p%~  
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 @9[]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >-w(P/  
  +-*/&|^等 $=iw<B r  
2. 返回引用。 _%q~K (::  
  =,各种复合赋值等 Jsl2RdI  
3. 返回固定类型。 c {/J.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sUF9_W5z  
4. 原样返回。 ]{oZn5F  
  operator, gk6UV2nE?  
5. 返回解引用的类型。 v3#,Z!  
  operator*(单目) {j=`  
6. 返回地址。 fuzB;Ea  
  operator&(单目) P q$0ih  
7. 下表访问返回类型。 N_I KH)  
  operator[] Cb1w8l0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D"J',YN$  
  operator<<和operator>> I)tiXcJw  
]?pQu'-(  
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。 (`S^6 -^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M@#T`aS  
9.8%Iw  
template < typename Left > vfc:ok1  
struct value_return XEQTTD<  
  { ;-6-DEL  
template < typename T > |GtvgvO,  
  struct result_1 V(_1q  
  { B*N1)J\5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y(o)} m*0  
} ; p}^5ru  
-QroT`gy  
template < typename T1, typename T2 > 3V<@ Vkf5  
  struct result_2 .4p3~r?=S  
  { AH|gI2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @^A5{qQ\  
} ; =hkYQq`Q  
} ; '`3#FCg  
@@)2 12  
odCt6Du  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MfP)Pk5  
PD)"od  
下面我们来剥离functor中的operator() ,;_+o]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;%9]G|*{  
T1]?E]m{  
return l(t) op r(t) 7Ml4u%?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h:nybLw?  
return op l(t) ikW[lefTq  
return op l(t1, t2) t N{S;)q#X  
return l(t) op Gq^vto  
return l(t1, t2) op N ~{N Nf Y  
return l(t)[r(t)] H_X^)\oJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B1V{3  
-}#HaL#'K  
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: ")T\_ME  
单目: return f(l(t), r(t)); z5kAf~A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $iu[-my_  
双目: return f(l(t)); .!x&d4;,q  
return f(l(t1, t2)); fbNzRXw  
下面就是f的实现,以operator/为例 X` zWw_i  
gv''A"  
struct meta_divide unLhI0XW  
  { TIWR[r1!  
template < typename T1, typename T2 > j{@6y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mf1(4F  
  { d ~Z\%4  
  return t1 / t2; b6bs .  
} yOq@w!xz  
} ; ;f[lq^eV  
E5w;75,  
这个工作可以让宏来做: 9af.t  
{'5"i?>s0>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O`B,mgT(  
template < typename T1, typename T2 > \ <h/%jM>9/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {~3QBMx6  
以后可以直接用 `7CK;NeT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jN\u}!\O  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Cf 2@x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) i"WYcF |  
*'?7OL  
%2?+:R5.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rO'DT{Yt  
5~L]zE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 r!zYZ`)  
class unary_op : public Rettype J@s>Pe)  
  { K#0TD( "  
    Left l; j]Jgz<  
public : BAf$ty h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8]ZzO(=@{  
.T| }rB<c  
template < typename T > 0zaK&]oY0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A&Y5z[p  
      { ;mkkaW,D*  
      return FuncType::execute(l(t)); iwotEl0*{  
    } ,`@pi@<"#  
7?$?Yu  
    template < typename T1, typename T2 > j/FLEsU!R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ={qcDgn~C  
      { eU[g@Pq:Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4:`D3  
    } D 2X_Yv  
} ; xN1P#  
O G`8::S  
,/42^|=Z6O  
同样还可以申明一个binary_op /Mqhx_)>A  
9iA rBL"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K^Awf6%  
class binary_op : public Rettype 0l!#u`cCI  
  { Cn{Hk)6  
    Left l; l":W@R  
Right r; c3$T3Lu1  
public : mj~:MCC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LeKovt%  
&*C5Nnlv  
template < typename T > M]x> u@JH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W>K^55'  
      { XKoY!Y\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rUiYR]mV  
    } Lc*>sOm9  
<ql,@*Y  
    template < typename T1, typename T2 > kT% wt1T4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (l{vlFWd  
      { '! [oLy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *g/klK  
    } =[6^NR(  
} ; a`xq h2P  
,>GHR{7>(  
~b f\fPm  
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 LdPLC':}x|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _BczR:D*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wA) Hot  
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。 Lc3&\q e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8-q^.<9  
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。。。 Harg<l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }E'0vf /  
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) uDf<D.+5Ze  
下面是修改过的unary_op #Y'eS'lv4  
j(;^XO Y#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,,H"?VO  
class unary_op :|S zD4Ag  
  { A# {63_H  
Left l; bsIG1&n'T  
  K\Ea\b[  
public : p_FM 2K7!  
nhV"V`|d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wQ}r/2n|^  
RBX<>*  
template < typename T > .E4* >@M5  
  struct result_1 E5k)~P`|  
  { ex3Qbr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ']_2@<XW)  
} ; rQ;w{8J\t  
5)[~ T2j!  
template < typename T1, typename T2 > f6Qr0Op  
  struct result_2 ZN[<=w&(cB  
  { \br!77  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?#xl3Z ;I  
} ; sX>u.  
9d(\/ 7  
template < typename T1, typename T2 > h^M_yz-f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  bGRt  
  { qQ@| Cj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9U8M|W|d  
} S,Y|;p<+^  
c}(WniR-"  
template < typename T > *@U{[J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hHs/Qtq  
  { #6`5-5Ks;  
  return OpClass::execute(lt(t)); P3M$&::D-  
} 6{Wo5O{!\  
f :c'j`  
} ; F:{*4b  
_z\/{  
pLMt 2 G  
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 Sg#XcTG  
好啦,现在才真正完美了。 G7Nw}cVJ)  
现在在picker里面就可以这么添加了: / 3A6xPOg  
i\R0+ O{  
template < typename Right > OM*_%UF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ua\t5M5  
  { kaG/8G(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BZR{}Aj4pa  
} 0[;2dc  
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。 ^t >mdxuq  
;KeU f(tH  
]hl*6  
12$0-@U  
>)><u4}  
十. bind ."Ms7=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1{}p_"s>  
先来分析一下一段例子 U& ?hG>  
SI(f&T(  
| ,8z" g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -<iP$,bq72  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @[GV0*yz$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6j#JhcS+  
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。 d2\ !tJm  
我们来写个简单的。 Ni$'# W?t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Epzg|L1)  
对于函数对象类的版本: fF Q|dE;cF  
TlG>)Z@/  
template < typename Func > N&9o  1_}  
struct functor_trait T j$'B[cv  
  { e UPa5{P  
typedef typename Func::result_type result_type; 9&mSF0q  
} ; bO~y=Pa \  
对于无参数函数的版本: mHD_cgKN  
eP{srP3 9  
template < typename Ret > J-W9Bamx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^-o{3Q(w  
  { /:dLqyQ_V  
typedef Ret result_type; l|5 h  
} ; m</m9h8  
对于单参数函数的版本: b@CB +8 $  
n1[c\1   
template < typename Ret, typename V1 > t,/ G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )"?4d[ 5  
  { SV7;B?e%Y  
typedef Ret result_type; ( ?FH`<  
} ; Hv,|XE@Y  
对于双参数函数的版本: LoF/45|-<  
^r}c&@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?R`S-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QcegT/vO  
  { 0K!3Ny9(  
typedef Ret result_type; eJDZ| $  
} ; lExQp2E  
等等。。。 WQ|:TLQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J^!;$Hkd  
;vx5 =^7P  
template < typename Func > 1gI7$y+?  
struct func_return P.~UU S  
  { | dQ>)_  
template < typename T > kVn RSg}R  
  struct result_1 X>(1fra4  
  { Ky3mz w|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ('J/Ww<  
} ; o3WOp80hz  
ChBf:`e  
template < typename T1, typename T2 > ,H7X_KbFD4  
  struct result_2 Ee>VA_ss  
  { dQ:,pe7A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z]7 WC  
} ; r>mBe;[TX  
} ; u6iW1,#  
#^FM~5KK  
+qi& ?}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'nmGHorp  
4.A^5J'W  
template < typename Func, typename aPicker > q^X7x_  
class binder_1 w,|@e_|J  
  { ns[/M~_r  
Func fn; 5eAZfe%H  
aPicker pk; UmKE]1Yw4r  
public : I}$`gUXX8x  
'|yxB')  
template < typename T > (P>nA3:UXB  
  struct result_1 *,u3Wm|7  
  { 2=cx`"a$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +LHU}'|  
} ; %G?@Hye3  
)\wkVAm  
template < typename T1, typename T2 > f-U zFlU  
  struct result_2 kBUkE-~  
  { D?Oe";"/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]4~Yi1]  
} ; +IZ=E >a  
7H H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~E}kwF  
%0\@\fC41  
template < typename T > _kKG%U.gbK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iSfRJ:_&6  
  { S!K<kn`E3  
  return fn(pk(t)); 4:MvC^X~z  
} Jb,54uN  
template < typename T1, typename T2 > .G/Rh92  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vG|!d+  
  { z']6C9m}  
  return fn(pk(t1, t2)); xj5TnE9^  
} KGt:  
} ; KpN]9d   
X G#?fr}L  
&YFe"C  
一目了然不是么? vNi;)"&*  
最后实现bind ^}  {r@F  
*F$@!ByV  
TE`5i~R*  
template < typename Func, typename aPicker > Va!G4_OT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^[hAj>7_8$  
  { Q0A4}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FDo PW~+[  
} ;<~f-D,  
N^ +q^iW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ._+cvXy  
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。 t{;2$z 0  
We6eAP/Z  
十一. phoenix ED0cnr\yG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S5>s&  
!~ o%KQt  
for_each(v.begin(), v.end(), [$3+5K#  
( 2V~E <K-  
do_ UfW=/T  
[ /gAT@Vx  
  cout << _1 <<   " , " ^f[6NYS?  
] P9!awLM-  
.while_( -- _1), he|Q (?  
cout << var( " \n " ) "{<X! ^u>  
) qrMED_(D  
); ~+.=  
z ]f(lwo{  
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: #-|fdcb  
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 ]m_x;5s $  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %oBP6|e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zJXK:/  
2poo@]M/  
Kp7D I0~  
template < typename Cond, typename Actor > Kebr>t8^  
class do_while hpf0fU  
  { loA/d  
Cond cd; <NZPLo F  
Actor act; #7;?Ls  
public : e5mu-  
template < typename T > <^s31.&p  
  struct result_1 Byq VNz0L  
  { QC'Ru'8S  
  typedef int result_type; i]n2\v AG  
} ; cGm3LS6]*  
Z/,R{Jgt"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #91^1jyMf  
yPE3Awh5  
template < typename T > U\%r33L )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RUY7Y?  
  { O=__w *<  
  do ")KqPD6k  
    { ,X!)zAmm  
  act(t); aiPm.h>  
  } B}[CU='P*  
  while (cd(t)); =!-}q  
  return   0 ; ge`GQ>  
} 'p5M|h\:T  
} ; &~2m@X(o  
3JC uM_y  
1 b 7jNkQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b |:Y3_>  
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。 "{8j!+]4i  
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。 Hn >VPz+I  
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。 =%8 yEb*5#  
下面就是产生这个functor的类: [~Ky{:@)[  
\MEBQ  
et5lfj  
template < typename Actor > .I_atv  
class do_while_actor <M\&zHv  
  { he(K   
Actor act; E5i5gE"\  
public : LZ wCe$1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yF\yxdUX#  
 Gd A!8  
template < typename Cond > WVD48}HF-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yKhI&  
} ; )W=O~g  
_-BP?'lN  
lU 62$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。 u xyj6(  
最后,是那个do_ NzAh3k  
$'KQP8M+  
c:7V..   
class do_while_invoker Dtd~}-_Q  
  { 6):1U  
public : (Y'cxwj%  
template < typename Actor > %|JiFDjp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W,EIBgR(R5  
  { *rTg>)  
  return do_while_actor < Actor > (act); &|Wqzdo?#  
} tN<X3$aN  
} do_; /=YNkw5   
#czTX%+9(e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A|LO!P,w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L ~'98C  
最后来说说怎么处理break和continue w71YA#cg  
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。 t Aq0Z)  
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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