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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a^\- }4yR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Be>c)90bO_  
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, XBWSO@M'  
h}`&]2|]  
o%^k T&  
dbT^9: Q  
  class filler b|ksMB>)  
  { TQ\wHJ  
public : v(@+6#&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E}b> 7L&w  
} ; oF b mz*  
TaQ "G  
C*y6~AYN#  
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: *VC4s`<  
o eJC  
Q$.V:#  
|6(qg5"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H&yFSz}6a  
:S99}pgY  
\/'#=q1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Tu= eQS|'  
Sp`fh7d.(  
$-fjrQ  
^=izqh5S  
二. 战前分析 7\0|`{|R@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 01-\:[{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wwK~H  
=JbdsYI(  
?`T6CRZhr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %KJhtd"q  
  /* --------------------------------------------- */ lN)Y  
vector < int *> vp( 10 ); k;K> ,$ F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3<jAp#bE  
/* --------------------------------------------- */ S4k^&$;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3D$\y~HU  
/* --------------------------------------------- */ Z}LOy^TL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VeD+U~ d  
  /* --------------------------------------------- */  J:~[ j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gf3u0' $  
/* --------------------------------------------- */ G&%nF4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iJdrY 6qd  
C>JekPeM  
'.%iPMM  
,Ou1!`6?t  
看了之后,我们可以思考一些问题: EDq$vB  
1._1, _2是什么? AT%* ~tr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "LP, TC  
2._1 = 1是在做什么? iL7-4Lv#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Wk\mgGn+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^(dGO)/  
W2F +^  
 fW5" 4,  
三. 动工 r&%gjqt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: teq^xTUF[  
_XY`UZ  
0$xK   
e'k;A{Oh  
template < typename T > 1qm/{>a-  
class assignment ;PfeP ;z  
  { 629~Uc6]  
T value; 1AV1d%F  
public : GZ/pz+)i&  
assignment( const T & v) : value(v) {} Eu`2w%qz  
template < typename T2 > 7gVh!rm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } };|!Lhl+  
} ; P3wU#qU  
0%;N9\  
`DgaO-Dg3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J<b3"wK0[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5`4}A%@&  
4c5^7";P  
8N=%X-R%  
itqQ)\W  
  class holder 7>nhIp))  
  { m!HC-[<  
public : w8AJ#9W  
template < typename T > fnVW/23  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?o2;SY(-  
  { c8^+^.=pX  
  return assignment < T > (t); d u.HSXK  
} [n!$D(|"!V  
} ; ?8Hn {3X  
/[\6oa  
~v.jZ/h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G"G{AS  
3c01uObTL  
  static holder _1; tP}Xhn`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Pk$}%;@v  
]*bAF^8i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >}ro[x`K  
而不用手动写一个函数对象。 2-B6IPeI  
3x04JE3!  
:~\LOKf  
T&o,I  
四. 问题分析 B1|?RfCe  
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。 f Ub1/-}  
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。 _aVJ$N.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J$1j-\KS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q $t&|{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^$e0t;W=  
A;odVaH7  
五. 问题1:一致性 }16&1@8  
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|2 <A !  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J2rvJ2l=t  
\M+MDT&  
struct holder u@AI&[Z  
  { .6\T`6H=a  
  // 7@FDBjq  
  template < typename T > ^&C&~}Zv  
T &   operator ()( const T & r) const 3 t/ R2M  
  { x:p}w[WM  
  return (T & )r; D0f*eSXE{  
} XFtOmY  
} ; #]@9qPyn  
(RExV?:  
这样的话assignment也必须相应改动: k69kv9v@J  
DG3[^B  
template < typename Left, typename Right > HC?0Lj  
class assignment t @;WgIp(&  
  { IeZ&7u  
Left l; o\&~CW~@~  
Right r; 3u*82s\8T  
public : Ky *DfQA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4e}{$s$Xx  
template < typename T2 > J6DnPaw-G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9WOu8Ia  
} ; 10?qjjb&  
#^Ys{  
同时,holder的operator=也需要改动: n"iNKR>nW  
p+RAtRf  
template < typename T >  QGXQ{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #Gd7M3  
  { ("OAPr\2dw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p'gb)nI  
} un6cD$cHr  
pL! a  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8`*`nQhWa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xHHV=M2l(s  
fSjs?zd`  
return l(rhs) = r; @7fm1b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Vg{Zv4+t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *!Y- !  
vnTq6:f#M  
template < typename Tp > Z2#`}GI_m  
class constant_t 9s(i`RTM  
  { JD ]OIh  
  const Tp t; +TF8WZZF.d  
public : MQJ%He"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F?cq'd  
template < typename T > (8G$(MK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k1#5nYN.  
  { ei|cD[ NY  
  return t; @;;G88=  
} q? 9GrwL8F  
} ; @(>XOj?+  
O:e#!C8^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p,;mYms  
下面就可以修改holder的operator=了 ' S,2  
w.uK?A>W,  
template < typename T > H2U:@.o2&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {fU?idY)c  
  { O,|\"b1(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8+>\3j  
} h>klTPM>  
5)`h0TK  
同时也要修改assignment的operator() oRq3 pO}f  
MwAJ(  
template < typename T2 > ^C7C$TZS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J {tVa(.  
现在代码看起来就很一致了。 kiX%3(  
DsGI/c  
六. 问题2:链式操作 -zKxf@"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u-szt ?O|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 PS@*qTin  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :Q7mV%%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 q@ZlJ3%l,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >f$NzJ}  
x8\<qh*:  
template < typename T > uPLErO9Es[  
struct result_1 YeyGN  
  { V`bs&5#Sx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LT_iS^&1  
} ; sS9%3i/>  
{G*OR,HN  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j?-R]^-5  
#epy%>  
template < typename T > 10O$'`  
struct   ref " U8S81'  
  { IzUo0D*@  
typedef T & reference; w4%AJmt  
} ; E\$C/}T  
template < typename T > |=5/Rax^  
struct   ref < T &> iM5vrz`n  
  { ]tY:,Mfs  
typedef T & reference; t&}6;z 3  
} ; Fo}7hab  
u #~ ;&D*q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ST;t, D:  
o~1 Kp!U  
template < typename T > Eju~}:Lo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Fn+ ?u  
  { &leK}je [  
  return l(t) = r(t); v>m n/a  
} RiR:69xwR*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =k{`oO~:9+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |B^G:7c  
( u`W!{1\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4c159wsnQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VQxpN 1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C@gXT]Q 0}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H%}IuHhN)  
最后的布局是: Zj VWxQ  
                Add /:[2'_Xl  
              /   \ ~?U*6P)o  
            Divide   5 2R.2D'4)`  
            /   \ !;3PG9n3|h  
          _1     3 gEJi[E@  
似乎一切都解决了?不。 ||eAE)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -iN.Iuc{b_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i8PuC^]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;[$n=VX`  
h(' )"  
template < typename Right > sl|_=oXT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OB^Tq~i  
Right & rt) const Q-eCHr)  
  { * fc-gAj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N_DT7  
} +R.N%_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ra6o>lI(,  
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。 aT!;{+  
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。 E4[}lX}  
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。 ;4#D,zlO^  
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。 =A!S/;z>  
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? P0GeZ02]  
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: buMq F-j  
:k,Q,B.I  
template < class Action > Pz"`MB<'Ik  
class picker : public Action U 4,2br>  
  { TprtE.mP  
public : $2#7D* Rx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g:#d l\k  
  // all the operator overloaded rOfK~g,X  
} ; slW3qRT\k  
}_OM$nzj  
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。 s(2GFc  
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: !|G(Yg7C  
8cxai8  
template < typename Right > ;%!m<S|%k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \h{r;#g  
  { RW7(r/C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2k -+^}r  
} 9.+/~$Ht  
9w4sSj`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FG-L0X  
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。 4Yjx{5QSAG  
W{"XJt_  
template < typename T >   struct picker_maker ]B4}eBt5)@  
  { 6[dur'x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -w 6 "?  
} ; 4&X*pL2;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $1Nd_pD=  
  { d^D i*&X  
typedef picker < T > result; ;h/pnmhP  
} ; tiaR4PB  
-8Ti*:  
下面总的结构就有了: 2XSHZ|;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0Bolv_e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1cJsj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -V<t-}h.  
至此链式操作完美实现。 +C{p%`<  
^y_fRP~  
V6a``i]  
七. 问题3 pw020}`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t-e5ld~a  
Mtm OUI&'  
template < typename T1, typename T2 > (M-ZQ -  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v90T{1+M|4  
  { h#}YKWL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ) M<vAUF  
} df*w>xS  
&XLD S=j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iZ,YxN<R  
omX?Bl  
template < typename T1, typename T2 > 2&(sa0*y  
struct result_2 j ) vlM+  
  { !fkep=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rXi uwz\  
} ; y }2F9=  
 -7]Xjb5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v"DL'@$Ut{  
这个差事就留给了holder自己。 OyG"1F  
    *JCQu0  
L;t)c  
template < int Order > j5 wRGn3  
class holder; jFG0`n}I  
template <> F phDF  
class holder < 1 > Y}R}-+bD/  
  { MQ/ A]EeL  
public : hq>Csj==@  
template < typename T > &~DTZg Y  
  struct result_1 -`c :}m  
  { xycH~ ?  
  typedef T & result; `m~syKz4A  
} ; CZ{k@z`r  
template < typename T1, typename T2 > xl4=++pu)  
  struct result_2 mz7l'4']+  
  { ?>uew^$d[w  
  typedef T1 & result; E">T*ao  
} ; bMoAD.}  
template < typename T > Lm)\Z P+W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b B  
  { r8MZvm2  
  return (T & )r; :K.4n  
} B)SLG]72f  
template < typename T1, typename T2 > vxlOh.a|/L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MFit|C  
  { ),^eA  
  return (T1 & )r1; w2gf&Lc\  
} ik1tidw  
} ; eOl KbJU  
yYJY;".H  
template <> cSP*f0n,eo  
class holder < 2 > !3&kQpF  
  { Ps[$.h  
public : mPZGA\  
template < typename T > >%b\yl%0  
  struct result_1 > dZ3+f  
  { i\}:hU-U  
  typedef T & result; pNaiXu3  
} ; H:&?ha,9  
template < typename T1, typename T2 > eBW=^B"y+  
  struct result_2 4)-)#`K  
  { P~CrtTss  
  typedef T2 & result; TvhJVVQ+?  
} ; 4 2) mM#  
template < typename T > 1hQN8!:<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 70W"G X&  
  { Jn}n*t3  
  return (T & )r; =C7 khE  
} lPq\=V  
template < typename T1, typename T2 > %n?vJ#aX%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !|{IVm/J  
  { :Hy]  
  return (T2 & )r2; 'VnwG  
} 3x*z\VJ  
} ; bi[7!VQf  
mX# "+X|  
L&2u[ml  
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> >。 +a)E|(cN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GlYly5F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Gm8E<iTP  
7!V @/S}7  
return l(i, j) = r(i, j); OKue" p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J\co1kO9/  
>>'C :7+Y  
  return ( int & )i; ETw]! br  
  return ( int & )j; 8v_C5d\  
最后执行i = j; :- +4:S  
可见,参数被正确的选择了。 0&w0a P`Y  
7} O;FX+x  
[I+9dSM1t  
oVO.@M#  
UsW5d]i}Y  
八. 中期总结 6qp5Xt+  
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: j~av\SCU*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,Qc.;4s-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ? Nj)6_&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E%pz9gcSx  
;IP~Tb]&  
c.K =(y*  
Zr/r2  
m#@_8_ M  
?T'][q  
九. 简化 !vqC+o>@  
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。 <4X?EYaTq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '1+.t$"/tU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: G2Qjoe`Uc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KFhG(   
  +-*/&|^等 `lCuU~~ag  
2. 返回引用。 sg?@qc=g  
  =,各种复合赋值等 Z6s5M{mE  
3. 返回固定类型。 HtBF=Boq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &^QPkX@p  
4. 原样返回。 ?Myh 7  
  operator, g:~+P e  
5. 返回解引用的类型。 YMB~[]$V<  
  operator*(单目) 78Y@OL_$  
6. 返回地址。 9YKDguG  
  operator&(单目) ;sQbn|=e"  
7. 下表访问返回类型。 mnQ'X-q3iO  
  operator[] \lr/;-zP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \+B?}P8N*l  
  operator<<和operator>> GW m4~]0E  
3 N%{B  
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。 qo;)X0 N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hPO>,j^  
6Z c)0I'  
template < typename Left > )/Y~6A9>  
struct value_return Bymny>.M  
  { TmP8 q  
template < typename T > 7'.s7& '7  
  struct result_1 eE3-t/=  
  { ;'1Apy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ KQ,}I  
} ; >>V&yJ_  
)Vk:YL++  
template < typename T1, typename T2 > 6VR[)T%  
  struct result_2 dU+0dZdKO  
  { L8P 36]>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l9Pu&M?5  
} ; wRbw  
} ; ~3 @*7B5Q  
`]>on`n?  
9ECS,r*B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,cQA*;6  
qJ Gm8^b-  
下面我们来剥离functor中的operator() d}% (jJ(I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,"H?hFQ  
!%62Phai  
return l(t) op r(t) ;&mxqY8`'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A2_Ls;]  
return op l(t) {PmzkT}LF  
return op l(t1, t2) ZR mPP  
return l(t) op <9N4"d !A  
return l(t1, t2) op XGk}e4;_  
return l(t)[r(t)] ?N _)>&b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g RU-g  
s01$fFJgO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 88YC0!Ni  
单目: return f(l(t), r(t)); Sj1r s#@1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); enPYj.*/0  
双目: return f(l(t)); am (#Fa  
return f(l(t1, t2)); .b~OMTHuvM  
下面就是f的实现,以operator/为例 l#ygb|=x  
_UIgRkl.  
struct meta_divide !Sfe{/$w  
  { P2QRvn6v  
template < typename T1, typename T2 > /J.0s0 @  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PHQcstW  
  { 0#]!#1utg  
  return t1 / t2; #:I^&~:  
} 7YD\ !2b  
} ; oFn4%S:  
D:6N9POB  
这个工作可以让宏来做: oE5;|x3  
. Nk6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qw)Key  
template < typename T1, typename T2 > \ lXw;|dGF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  HFv?s  
以后可以直接用 %cd]xQpCp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qs "s/$  
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 7s!AH yZ  
(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。。。) Iw*C*%}[Z  
V"BVvSNu  
Q>V?w gZ  
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 T 77)Np  
i >J:W"W   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O/nqNQ?<  
class unary_op : public Rettype 37~rm  
  { tRkrV]K  
    Left l; Zr5'TZ`$  
public : PQQgDtiH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vj29L?3  
\2(MpB\_6!  
template < typename T > qPp]K?.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;g6 nHek  
      { #qPV Qt  
      return FuncType::execute(l(t)); rT o%=0P  
    } :S#eg1y.w]  
Q-:Ah:/  
    template < typename T1, typename T2 > Bk@bN~B4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DCz\TwzU  
      { IM$ 'J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ER/\ +Z#Z  
    } nIG[{gGX  
} ; W5TqC  
H+nr5!`kz  
UnJi& ~O  
同样还可以申明一个binary_op :m)c[q8  
cPx66Dh&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jBT*~DyN z  
class binary_op : public Rettype t!NrB X  
  { qdKh6{  
    Left l; AX/=}G  
Right r; gGF$M `  
public : Q,ZkeWQ7%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hLu&lY  
.0 rJIO  
template < typename T > T@2f&Un^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x*3@,GmZl  
      { mm3zQ!2j.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :k Rv  
    } Z`e$~n(Bh  
Rh5@[cg%  
    template < typename T1, typename T2 > F^4*|g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B(HNB\3u  
      { >?H_A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5;r({ J  
    } rjq -ZrC%  
} ; P1M|f4*  
LX&=uv%-^  
J$o[$G_Z  
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 ={e#lC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Yqq$kln  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "Wzij&WkQ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `K1PGibV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zb5T90s%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3/]f4D{MMY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O% j,:t'"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pZNlcB[Qn-  
下面是修改过的unary_op Iwd"f  
IFHgD}kp%#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dA3`b*nC  
class unary_op NpjsZcA  
  { 'dd<<E  
Left l; JC1BUheeb  
  kr &:;  
public : pJ<)intcbE  
r)*_,Fo|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .>cL/KaP  
<ZN) /,4PS  
template < typename T > >xk:pL*o`  
  struct result_1 U/~Zk@3j  
  { vErbX3RY2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Av\ 0GqF  
} ; WoN]eO  
c"jhbH!u4  
template < typename T1, typename T2 > ?j ;,q  
  struct result_2 s`dkEaS  
  { Nc^b8& 2J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6'X.[0M  
} ; P7^TRrMF  
 Q}`2Y^.  
template < typename T1, typename T2 > G=0}IPfp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y?q*hS0!H  
  { _16 &K}<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |Cxip&e>  
} a|^-z|.  
~vvQz"  
template < typename T > d%"@#bB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VA*79I#_q  
  { M`f;-  
  return OpClass::execute(lt(t)); >H]|A<9u(  
} ~`Gcq"7, !  
M@z_Z+q 9  
} ; }][|]/s?42  
T3PaG\5B  
Ag hj)V  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug f%{ ag  
好啦,现在才真正完美了。 rSFXchD/  
现在在picker里面就可以这么添加了: jL[Is2<@  
.$T:n[@  
template < typename Right > +xu/RY_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y+5A2Z)f[  
  { Yi! >8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I@3c QxI  
} Hi 0df3t  
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。 qS`|=5f  
cbHn\m)J,  
u\& [@v  
M`,Z#)Af  
'%r@D&*vp  
十. bind 7ump:|  
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。 jH#^O ;A  
先来分析一下一段例子 )*AA9   
q@!H^hd}  
OgpH{"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fbbl92p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 as47eZ0\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g5YsV p  
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。 N[D\@o  
我们来写个简单的。 ("@V{<7(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: @%B!$\]  
对于函数对象类的版本: .Yv.-A=ZIg  
h],%va[  
template < typename Func > H\>I&gC'  
struct functor_trait %'g-%2C?  
  { 4oEq,o_  
typedef typename Func::result_type result_type; #?d#s19s  
} ; YD>>YaH_3@  
对于无参数函数的版本: uF|ix.R6  
qc4 "0Ap'  
template < typename Ret > 1&L){hg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cg5{o|x  
  { 3B|-xq;]I  
typedef Ret result_type; D{d$L9.  
} ; KO;61y:  
对于单参数函数的版本: Yt<PKs#E  
YxqQg  
template < typename Ret, typename V1 > sN) .Jo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %H~gN9Vn#@  
  { NjyIwo0  
typedef Ret result_type; MOeLphY  
} ; NKh {iSLm  
对于双参数函数的版本: qxr&_r  
.qPfi] ty  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d*(\'6?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y$Noo)Z  
  { WQC6{^/4[1  
typedef Ret result_type; "{xv|C<*n  
} ; ? UDvFQ&  
等等。。。 9>>}-;$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy io'Ovhf:  
D8{HOv;d^  
template < typename Func > )t=u(:u]  
struct func_return ?7ZlX?D[  
  { c9@jyq_H?  
template < typename T > D*Q#G/TF3  
  struct result_1 xA E@cwg  
  { sYI':UQe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?0%TE\I8  
} ; eV%bJkt.  
cTTE] ix]  
template < typename T1, typename T2 > Y"%o\DS*  
  struct result_2 o+Z9h1z%,  
  { * v]UgPk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1y;zPJ<ntm  
} ; I,3!uogn  
} ; (32nI?)a  
_?c.3+;s  
AwrK82  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ljON_*  
T+D]bfjr&&  
template < typename Func, typename aPicker > O3: dOL/C  
class binder_1 VrxH6Y  
  { !17Z\Ltqyj  
Func fn; gXJ^o;R>M  
aPicker pk; lHqx}n@e  
public : p2(_YN;s  
-"H4brj;G  
template < typename T > 1z:N$O _v  
  struct result_1 @E;pT3; )  
  { VC7F#a*V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kc[["w&  
} ; =fo/+m5  
\TlUC<urP  
template < typename T1, typename T2 > >#|Yoc  
  struct result_2 ?!oa15  
  { e8bJ]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w%n]~w=8  
} ; AoeW<}MO  
X+8p2xSO|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `1]9(xwhQ0  
KK$A 4`YoR  
template < typename T > 7bS[\5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UUqj?'Nv  
  { EZBzQ""  
  return fn(pk(t)); ]E^f8s0#V  
} ^mQfXfuL  
template < typename T1, typename T2 > K/cK6Yr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p]=;t"  
  { q/79'>`|ai  
  return fn(pk(t1, t2)); f*Js= hvO  
} zX`RN )C  
} ; O]eJQ4XN<  
IIiN1 Lu,5  
06 s3 b  
一目了然不是么? |'_<(z  
最后实现bind DU8LU*q'  
eCD,[At/  
2"mj=}y6  
template < typename Func, typename aPicker > 7+4"+CA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o#/iR]3  
  { tb3fz")UC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dC#\ut%l  
} vW3ZuB  
*DzPkaYD>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HH@xn d  
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。 k]pD3.QJ  
@8yFM%  
十一. phoenix *wcoDQ b;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [HDO^6U  
[)vwg`]   
for_each(v.begin(), v.end(), C/ VYu-p%  
( l}c2l'  
do_ X(28 xbd|  
[ U-<"i6mg ?  
  cout << _1 <<   " , " 1Z8oN3  
] [d>yo_iB  
.while_( -- _1), ; @~*z4U  
cout << var( " \n " ) f`=T@nA  
) o{W]mr3D  
); Fxx2vTV4ag  
iDc|9"|Tf3  
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: Hd`p_?3]  
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 CT%m_lN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ld:alEo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +Z2<spqG  
OUO^/] J1S  
=c^=Yvc7U  
template < typename Cond, typename Actor > w1(06A}/  
class do_while g@VndAp  
  { rss.F3dK  
Cond cd; /C2f;h(1  
Actor act; q%Jy>IXt  
public : Jd"s~n<>K  
template < typename T > a;(zH*/XK  
  struct result_1 YKOO(?lv  
  { ! H=k7s  
  typedef int result_type; rGGepd  
} ; lA-!~SM v"  
7qK0!fk5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8'WMspX  
13_~)V  
template < typename T > Q4LlToHn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,T*_mDVY  
  { "`*a)'.'^c  
  do (,c?}TP  
    { W)msaq,  
  act(t); $"{3yLg  
  } +xBK^5/x  
  while (cd(t)); \(U"_NPp  
  return   0 ; UAXF64w{  
} Dke($Jr{  
} ; OK?3,<x  
RR"W O  
Etc?;Z[F#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Fxth> O`$  
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。 A~GtK\=;  
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。 Ld3Bi2d|  
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。 X$|TN+Ub  
下面就是产生这个functor的类: ^HlLj#  
f,HzrHax  
p@7i=hyt`p  
template < typename Actor > Ma=6kX]  
class do_while_actor Lr?4Y  
  { K l0tyeT  
Actor act; Z~phOv  
public : JQ/t, v$G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} keQXJ0  
IgiF,{KE,  
template < typename Cond > Ce5w0&VlS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _95}ifSVm  
} ; }L$Xb2^l  
&Ky u@Tt  
<f.>jjwFE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f*T)*R_  
最后,是那个do_ @"{'j  
1ntkM?  
=2nn "YVP  
class do_while_invoker MB8SB   
  { .qIy7_^  
public : ^#BGA|j  
template < typename Actor > ;N$0)2w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eN]>l  
  { JIP+ !2  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;naq-%'Sg  
} Zc%foK{  
} do_; ovDJ{3L6O  
+=6RmId+X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y^d[( c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vcw>v={x  
最后来说说怎么处理break和continue pM&]&Nk  
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。 8Q^6ibE  
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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