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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $|(|Qzi%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nf'dT;s.N  
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, Cz r4 -#2  
MLBg_<  
kA%OF*%|6  
.k`*$1?73x  
  class filler z<6P3x|  
  { }c4E 2c  
public : :.o=F`W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =jIT"rk  
} ; ;"Y;l=9_  
hlFU"u_  
qTHg[sME  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l5';?>!s  
CY3\:D0I  
{Okik}Oh  
:F>L;mp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u45h{i-e  
o|qeh<2=x  
U.Chf9a -  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5u)^FIBj  
{0vbC/?]  
EO/cW<uV'  
;D"P9b]9$  
二. 战前分析 s$>m0^  
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。 :+ 9Ft>  
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 R%N#G<^R  
V> a3V'  
{<}I9D5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CDW(qq-zD  
  /* --------------------------------------------- */ ]2\2/~l  
vector < int *> vp( 10 ); 39T&c85  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3TiXYH  
/* --------------------------------------------- */ |<3Q+EB^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K;y\[2;}e,  
/* --------------------------------------------- */ b6!Q!:GO&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J4Z<Yt/  
  /* --------------------------------------------- */ k[ffs}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); av; (b3Lq  
/* --------------------------------------------- */ M,\|V3s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )/WA)fWkT  
y>7VxX0xi  
<Xs @ \  
?%dCU~ z  
看了之后,我们可以思考一些问题: W_BAb+$aF  
1._1, _2是什么? ( #-=y~%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0J:U\S  
2._1 = 1是在做什么? <[3lV)~t  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 UQ$\ an'  
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。 ;%rs{XO9  
oX 2DFgz  
oj^5G ]_ <  
三. 动工 KSgQ:_u4}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X[~f:E[1J  
[2QY  
N}+B:l]Qy  
K*Nb_|~  
template < typename T > `z$uw  
class assignment v;bM.OL  
  { RRI>bh]  
T value; EAC(^+15K  
public : uF]D  
assignment( const T & v) : value(v) {} yo?g"vbE  
template < typename T2 > &Qtp"#{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f=_Bx2ub  
} ; UYcyk $da  
dWW-tHv#  
PK-}Ldj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q-3J.VLJ5H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G {pP}  
dEQReD  
|%:q hs,  
)~?S0]j}  
  class holder !X\sQNp  
  { 0{"dI;b%  
public : ;Z!~A"~$>  
template < typename T >  '{j\0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ui.QYAYaV  
  { ]s*[Lib  
  return assignment < T > (t); m0BG9~p|  
} a8bX"#OR&N  
} ; u,Q_WR-wJ  
JO& ;bT<  
aR="5{en{:  
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: {hs2?#p  
9LqMQv"xW  
  static holder _1; Ypn%[sSOp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8g# c%eZ  
c6?c>*z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F;d%@E_Bc  
而不用手动写一个函数对象。 GG@I!2,_  
YoV^xl6g  
t3  uB  
e-%7F]e  
四. 问题分析 k lP{yxU'n  
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。 xI`Uk8-8  
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。 rnMG0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <<7,k f R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _ bXVg3oDt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k\mXo-:V6  
xP{HjONu  
五. 问题1:一致性 u n?j  
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?| .*RB~c t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d5w_[=9U  
A=v lC?&Z  
struct holder j{Yt70Wv  
  { jpYw#]Q  
  // fH#F"^ A  
  template < typename T > g)Vq5en*   
T &   operator ()( const T & r) const ny!lj a5[  
  { SQdz EF  
  return (T & )r; eEWro F  
} ;S=62_ Un  
} ; ; d, JN  
KA|&Q<<{@  
这样的话assignment也必须相应改动: 27Kc -rcB  
zK ' _e&*  
template < typename Left, typename Right > Xmf  
class assignment $n=W2WJ6f  
  { U,%s;  
Left l; ++Rdv0~  
Right r; M&|sR+$^  
public : T=eT^?v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?VMi!-POE  
template < typename T2 > G zJ9N`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {+@ms$z  
} ; QmWC2$b  
7.7Cluh5,  
同时,holder的operator=也需要改动: ['51FulDR  
$?]@_=  
template < typename T > F9m2C'U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tl{]gz  
  { ql!5m\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _%A/ )  
} '\ph`Run  
8_^'(]  
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。 -vv   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $:%*gY4~76  
iN:G/ss4O  
return l(rhs) = r; T!m42EvIvE  
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。 $\0cJCQ3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~I8v5 H  
+?URVp  
template < typename Tp > MAuM)8_P/|  
class constant_t k1^V?O  
  { ]yyU)V0Iu  
  const Tp t; g)=V#Bglv  
public : /p"U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g6rv`I $l  
template < typename T > B8bvp:Ho|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 89*S? C1  
  { bh=\  
  return t; M,b<B_$  
} M*g2VyZ  
} ; $x;tSJ)m~  
i:l80 GK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 httls>:xB|  
下面就可以修改holder的operator=了 y-E1]4?})  
z7'n, [  
template < typename T > ]sX7%3P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &M0o&C-1/  
  { ?~F]@2)5w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S 3{Dn  
} 7ZF}0K$^B  
O"@?U  
同时也要修改assignment的operator() c_~XL^B@  
=ied}a :[  
template < typename T2 > I?f"<5[0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TZ^{pvBy  
现在代码看起来就很一致了。 (P2[5d|  
NJ >I%u*  
六. 问题2:链式操作 tH-gaDj_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @Djs[Cs<*  
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。 vg+r?4Q3  
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。 X tJswxw`K  
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。 w0#% AK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V[#6yMU@  
 II.<SC  
template < typename T > bq:wEMM4s  
struct result_1 &(lMm)  
  { 11i"nR|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8&?^XcJ*x  
} ; ^bF}_CSE  
z VnIr<!8_  
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: y' 2<qj  
' " Bex`  
template < typename T > V %i<;C  
struct   ref Zk wJ.SuU  
  { PqTYAN&F  
typedef T & reference; b OW}"  
} ; uEBQoP2  
template < typename T > YavfjS:2  
struct   ref < T &> ri_P;#lz  
  { 8&i;hZm  
typedef T & reference; CKJAZ2  
} ; 4#TnXxL  
i:g{{Uuv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OlIT|bzkb  
AdDQWJ^r  
template < typename T > t$aVe"uM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |__d 8a  
  { H!p!sn  
  return l(t) = r(t); #X4LLS]VV  
} a a4$'8s  
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。 ! &Z*yH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uRP Ff77  
2q12y Y f  
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 N0]z/}hd@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B<A:_'g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _wMc*kjJO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4\v~HFsv  
最后的布局是: Z&TD+fT<  
                Add i"/r)>"b  
              /   \ HS7R lU^  
            Divide   5 8^i\Y;6  
            /   \ 5@K\c6   
          _1     3 EH(tUwY%{  
似乎一切都解决了?不。 FSv1X  
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。 cS4xe(n8  
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。  1U  
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: S<*';{5~  
AmZuo_  
template < typename Right > bG52s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~Hs=z$  
Right & rt) const cnbo +U  
  { 9_eS`,'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =+`D  
} 'wa g |-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *<w3" iq  
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。 o.v2z~V  
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。 /({P1ti:C  
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。 dZF8 R  
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。 \Ph]*%  
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? II&<  
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: 5qGGu.$Ihi  
ehU"*9  
template < class Action > anLbl#UV  
class picker : public Action Q< dba12  
  { *JwFD^<j  
public : *}7U`Aa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4yhcK&  
  // all the operator overloaded O(odNQy~  
} ; r;9z 5'  
&ryiG  
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。 [ ynuj3G V  
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: av)?>J~;  
Dp^95V@  
template < typename Right > #iiwD|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $khrWiX  
  { O!/ekU|,r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,b$z!dvhl  
} ^+EMZFjg(  
g2A"1w<-AH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D_Guc8*  
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。 >cTjA):  
R^uc%onP  
template < typename T >   struct picker_maker rj}(muM,R  
  { D6Dn&/>Zp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rw/Ciw2@?  
} ; !1("(Eb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _$!`VA%  
  { lelMt=  
typedef picker < T > result; SGQD ro=l  
} ; wBLsz/  
sLNNcj(Cy>  
下面总的结构就有了: Y4`QK+~fH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 V>AS%lXj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 JfSdUWxT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {b[tA, >  
至此链式操作完美实现。 hw*1gm  
 C[R`Ml  
+eC3?B8rN  
七. 问题3 .3(;9};  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _Cj(fFL  
mLQUcYfR  
template < typename T1, typename T2 > (NPxab8e*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @FU~1u3d  
  { CPVmF$A-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #sS9vv7i  
} G#|Hu;C6"  
]?M)NRk%S  
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: .5 ]{M\aA  
4'` C1a  
template < typename T1, typename T2 > X'jr|s^s  
struct result_2 {-J:4*`  
  { ,b4g.CV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?@>;/@  
} ; *CzCUu:%t  
zx7#)*  
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? x vdY 8%S  
这个差事就留给了holder自己。 dt<~sOT3s  
    -nOq\RYV  
] ;&"1A  
template < int Order > dok)Je  
class holder; F'rt>YvF  
template <> T30Zk*V  
class holder < 1 > ",T` \8&@e  
  { h^Qh9G0dn  
public : ETe-  
template < typename T > "U*5Z:8?9  
  struct result_1 YroNpu]s  
  { .x>HA^4  
  typedef T & result; %OEq,Tb  
} ; FZH-q!"^cK  
template < typename T1, typename T2 > Ajg\aof0{  
  struct result_2 uS&LG#a  
  { 0`6),R'x  
  typedef T1 & result; jAZ >mo[  
} ; 1g~y]iQ  
template < typename T > A*Rn<{U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o_(0  
  { 7pP+5&*  
  return (T & )r; 95[wM6?J  
} bb}?h]a   
template < typename T1, typename T2 > IqNpLh|[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rpSr^slr  
  { l^ Rm0t_  
  return (T1 & )r1; JCNk\@0i*  
} l 1|~  
} ; }I]W'<jY  
~o i)Lf1  
template <> P2t_T'R}  
class holder < 2 > E0<)oQ0Xa>  
  { "ee'2O  
public : zA,/@/'(  
template < typename T > s%^o*LQ|9  
  struct result_1 dHq#  
  { McP~}"!^  
  typedef T & result; :PUK6,"5]O  
} ; 6e<^o H  
template < typename T1, typename T2 > Gnk|^i;t  
  struct result_2 A=y"x$%-_  
  { vlu $!4I  
  typedef T2 & result; ]x@~-I )  
} ; L_k9g12  
template < typename T > VyY.r#@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +YuzpuxjJ  
  { Q-(Dk?z{  
  return (T & )r; DFc [z"[  
} F3Dt7q  
template < typename T1, typename T2 > C38%H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mc:b U  
  { 7 v~ro  
  return (T2 & )r2; ~#q;bS  
} *Q5x1!#z #  
} ; Z}+yI,  
6"+8M 3M l  
/BT1oWi1y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =U c$D*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -;U3w.-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EX+,:l\^  
n]v7V&mj\  
return l(i, j) = r(i, j); {@45?L('  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~z`/9 ;  
eC;!YG Z  
  return ( int & )i; J.W Ho c  
  return ( int & )j; T/NjNEd#  
最后执行i = j; LXNQb6!  
可见,参数被正确的选择了。 }PZ=`w*O  
7`dY1.rq  
_ eiF@G  
8%-%AWF]  
Hd374U<8]T  
八. 中期总结 lLMPw}r<  
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: lJ&y&N<O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O|7yP30?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。 R6<4"?*r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Cg3ODfe  
H-2_j  
9n 6fXOC  
3q?5OL^$  
q]XHa,"  
fhr-Y'  
九. 简化 )!sa)\E?  
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。 e#khl9j*bt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Wcn[gn<  
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: Y"*:&E2)r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 puF%=i  
  +-*/&|^等 "H?QqrKx  
2. 返回引用。 +Vy_9I(4Z  
  =,各种复合赋值等 0;<OYbm3<  
3. 返回固定类型。 cgN>3cE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) auL^%M|$R  
4. 原样返回。 |Euus5[  
  operator, Pr/]0<s  
5. 返回解引用的类型。 'evv,Q{87  
  operator*(单目) >A=\8`T^  
6. 返回地址。 (bvoF5%  
  operator&(单目) nB&j   
7. 下表访问返回类型。 R04J3D|  
  operator[] >0T Za  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @[v8}D  
  operator<<和operator>> @RVOXkVo  
Q6x%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [O 1|75  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CKd3w8;  
(tKMBxQo8  
template < typename Left > + Kk@Q  
struct value_return u|OtKq  
  { :1MM a6  
template < typename T > hDvpOIUL1  
  struct result_1 GO~k '  
  { gl "_:atW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; " '[hr$h3  
} ; #KE;=$(S  
@ae>b  
template < typename T1, typename T2 > >{t+4p4k.  
  struct result_2 qd8pF!u|#  
  { u5F}(+4r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (3W&A M  
} ; x5F@ad 9  
} ; v|&s4x?D  
=<.F3lo\s  
D:m#d.m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'HB~Dbq`V  
/[?Jylj  
下面我们来剥离functor中的operator() 0Cq!\nzz  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  d1bhJK  
w+=Q6]FxJ  
return l(t) op r(t) [b;Uz|o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p:tN642  
return op l(t) km4g}~N</  
return op l(t1, t2) 9I kUZW  
return l(t) op jCQho-1QN  
return l(t1, t2) op K(3&27sGN  
return l(t)[r(t)] P^zy;Qs7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ERC<Dd0  
lwJipIO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8K^f:)Qw  
单目: return f(l(t), r(t));  Q; 20T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4swKjN &  
双目: return f(l(t)); 1Is%]6  
return f(l(t1, t2)); @ef$b?wg  
下面就是f的实现,以operator/为例 RH~sbnZ)F  
b{pg!/N4  
struct meta_divide Hg whe=P  
  { jb3.W  
template < typename T1, typename T2 > Spo +@G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L|J~9FM  
  { 9wMEvX70  
  return t1 / t2; a( |xw  
} MA6P"?  
} ; @\PpA9ebg%  
 qpTm  
这个工作可以让宏来做: W_m!@T"@H  
MS{{R +&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4+Ti7p06&\  
template < typename T1, typename T2 > \ blp=Hk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BKZ v9  
以后可以直接用 ,R~eY?{a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .YC;zn^  
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 -|[~sj-p  
(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。。。) ?Pnx ~m{%*  
QnU0"_-  
r--;yEjWE  
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 B{PLIisc  
9P0yv3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pgev)rh[  
class unary_op : public Rettype /RqhykgZ  
  { =GTD"*vwr  
    Left l; _[JkJwPTx  
public : ; 8E;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G_+Ph^  
:'Xr/| s  
template < typename T > S.hC$0vrj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <I 1y  
      { 045\i[l=  
      return FuncType::execute(l(t)); p%8 v`  
    } !sG"n&uZq  
!7c'<[+Hm  
    template < typename T1, typename T2 > |[ocyUsxX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `j:M)2:*y  
      { W>:kq_gT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A$<>JVv  
    } pyF5S,c  
} ; XN(tcdCG  
>2Ca5C  
s|gp  
同样还可以申明一个binary_op |z+9km7,  
A6i et~h[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Auc*@  
class binary_op : public Rettype m>YWxa   
  { %A2`&:ip  
    Left l; x< S\D&  
Right r; DB~MYOX~  
public : y;:]F|%<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ((cb4IX  
6Hn)pD#U  
template < typename T > lC2?sD$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P}l#VJWp  
      { _uJVuCc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >HIt}Zh  
    } r`[B@  
0\wiam-  
    template < typename T1, typename T2 > B kV(81"C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jN{Zw*  
      { 0d`5Gy_D%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M8zE3;5  
    } gD1+]am  
} ; cUsL 6y  
8T7f[?  
[?I/Uo8  
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 Vrg3{@$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JT#7yetk'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B0"0_n7-  
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。 HT&p{7kFm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'z-D%sCA  
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"8QeX:((  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VWD.J  
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) CrO`=\  
下面是修改过的unary_op ]hKgA~;  
6}STp_x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C d|W#.6  
class unary_op %wtXo BJ  
  { zHqhl}  
Left l; ,{+6$h3  
  ? rQc<;b  
public : Q)T+r~#2B  
/yp/9r@T0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '+6 <U[ L  
-nG wuEngP  
template < typename T > T g{UK  
  struct result_1 6J"(xT  
  { qPUA!-'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IhwN],-V  
} ; 2!idy]vy_  
P>fKX2eQ-  
template < typename T1, typename T2 > Wz5=(<{S  
  struct result_2 -_HRqw,Z0  
  { .OV-`TNWj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,m3":{G:t.  
} ; mZE8.`  
w#<p^CS  
template < typename T1, typename T2 > egWx9xX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UFIjW[h  
  { :~i+tD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i3d y  
} LGfmUb-{]  
iU XM( ]  
template < typename T > >+SZd7p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >"b[r  
  { 8(^ ,r#Gy  
  return OpClass::execute(lt(t)); kJ__:rS(T_  
} hm6pxFkX_  
'mUI-1GkT  
} ; 4@mso+tk  
j6}$+!E  
~M; gM]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 s{B_N/^  
好啦,现在才真正完美了。 Wxc^_iqA1  
现在在picker里面就可以这么添加了: h&P {p _Y  
 Zsgi{  
template < typename Right > #?Wo <]i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XR<G} x  
  { EzUPah  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (s ;zRb!4L  
} 4M7^ [G  
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。 Op90NZI#K  
);!dg\U  
uD[^K1Ag]^  
0H<4+ *`K  
Z7oaQ\fR  
十. bind @f%wd2  
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。 )lOji7&e  
先来分析一下一段例子 =nw0# '  
_\!0t  
'(XW$D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4Lw'v:(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x.o3iN[=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C6CGj8G  
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。 w~n kNqm  
我们来写个简单的。 BPqwDj W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m3B \)2B  
对于函数对象类的版本: h)P]gT0f/  
v/x*]c!"`  
template < typename Func > zaBG=  
struct functor_trait (]}XLMi,|!  
  { $M-NR||k  
typedef typename Func::result_type result_type; Z<I[vp6{  
} ; Q+lbN  
对于无参数函数的版本: ;NBT 4  
Ir^BC!<2>  
template < typename Ret > ^h`!f vyH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \1~I04'=  
  { )#Y|ngZ_>  
typedef Ret result_type; UFos E|r:  
} ; +*<K"H|,  
对于单参数函数的版本: @ E >eq.m  
0T=jR{j!o  
template < typename Ret, typename V1 > uV!MW=)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W!y)Ho  
  { GgT=t)}wu  
typedef Ret result_type; C5cFw/',  
} ; ')rD?Z9 ^  
对于双参数函数的版本: b6]e4DL:R  
)S#j.8P'B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {;\%!I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (5>{?dR)|  
  { 9W$m D w6f  
typedef Ret result_type; E $<;@  
} ; ??q!jm-m  
等等。。。 ^fG`DjA)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O-?z' @5cI  
[l`^fnKt  
template < typename Func > 3b,=  
struct func_return 1 iquHn  
  { JtThkh'-"  
template < typename T > JE/l#Q!  
  struct result_1 r,QJG$ Jo  
  { zo/0b/lQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ocq2  
} ; p?_'|#tz  
Y7*'QKz2  
template < typename T1, typename T2 > 9&&kgKKGQ  
  struct result_2 @ca#U-:g  
  { W6)dUi :"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C5BzWgK  
} ; G#^m<G^M  
} ; an pJAB:1  
7=L:m7T  
-`,~9y;tx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .QNjeMu.  
}k4`  
template < typename Func, typename aPicker > vR<fdV  
class binder_1 M^Q&A R'F  
  { ,HQ1C8  
Func fn; ^u=PdBY  
aPicker pk; 2LtU;}7s  
public : $,p.=j;P  
>N :|Km\  
template < typename T > \,$r,6-g  
  struct result_1 ;jp6 }zfI  
  { R (t!xf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;b{pzIe=F  
} ; ^)(G(=-Rf  
u Eu6f  
template < typename T1, typename T2 > n$nne6|O  
  struct result_2 TJeou# =/  
  { H9.oVF^~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aE%eJ)+K  
} ; tU8g(ep,o  
!E4E'I=]N  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Nck!z8  
c _R)P,P  
template < typename T > L3-<Kop  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i=,B88ko  
  { ~ra#UG\Y8  
  return fn(pk(t)); 6RR4L^(m  
} 4`?sE*P@`  
template < typename T1, typename T2 > ~)WfJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #L|JkBia  
  { -='8_B/75  
  return fn(pk(t1, t2)); g}\U, (  
} h v;n[  
} ; aNuZ/9O  
D? ^`(X P  
:u[ oc.  
一目了然不是么? H>gWxJ 5  
最后实现bind O('i*o4!}  
d=Rk\F'^J  
vE^h}~5U  
template < typename Func, typename aPicker > +&&MUT{ 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >cvE_g"?C  
  { f\U?:8 3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^bZ<9}  
} k~'?"'  
l}U~I 3}).  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [)C)p*!Y)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 c,b`N0dOKL  
c ,g]0S?gu  
十一. phoenix ,3fuX~g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6E)uu; 8  
hY4)W  
for_each(v.begin(), v.end(), ]6?c8/M  
( [R@q]S/  
do_ x= vE&9_u  
[ ,qBnqi[  
  cout << _1 <<   " , " j SUAU}u!M  
] ' 91u q  
.while_( -- _1), FJ3:}r6 "  
cout << var( " \n " ) %XDip]+rb  
) XL"v21X  
); es*_Oo1  
s>9z+;~!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %l9WZ*yZ`2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z L6~Eut  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :N+K^gI)  
;f\R$u-  
!ch[I#&J-  
template < typename Cond, typename Actor > )%H5iSNG$P  
class do_while B5?c'[V9  
  { gMoyy  
Cond cd; 'Wx\"]:  
Actor act; 5VoOJ_hq  
public : !h`cXY~ w  
template < typename T > 9;xL!cy  
  struct result_1 .:|#9%5  
  { 0NuL9  
  typedef int result_type; HNkZ1+P {  
} ; b _K?ocq  
r(?'Yy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Wf+Cc?/4  
>M8^ Jgh  
template < typename T > 'JW_]z1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3^iQe"P%a@  
  { l1iF}>F2  
  do %BKR}  
    { Z<,CzKs+||  
  act(t); ;/hH=IT  
  } RT_Pd\(qD  
  while (cd(t)); 7-G'8t  
  return   0 ; 709Uv5  
} t?#vb}_  
} ; C[87f-g  
Hc_hO  
U{za m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `Q(]AG I2  
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。 twJ|Jmd  
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。 >X\s[d&(  
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。 [M8qU$&?]  
下面就是产生这个functor的类: xTksF?u)  
 t3yQ/  
8wH41v67F  
template < typename Actor > zDGg\cPj9  
class do_while_actor k_|v)\4B  
  { \4`saM /x  
Actor act; 7}iewtdy,  
public : ixI5Xd<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _sf0{/< )  
6{Cu~G{]N  
template < typename Cond > J:TI>*tn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zc' >}X[G  
} ; O>"r. sR  
u;'<- _  
*nUpO]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c|;|%"Mk  
最后,是那个do_ !Z0rTC3d  
r{6B+3J  
<>5:u  
class do_while_invoker OV@h$fg  
  { l]58P  
public : Z+h7 0,|  
template < typename Actor > ja,L)b:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UV *tO15i  
  { xjn8)C  
  return do_while_actor < Actor > (act); zN8V~M;  
} AN:RY/ %Wo  
} do_; <DlanczziF  
]rX?n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }9+1<mT9a/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dnWt\>6& 2  
最后来说说怎么处理break和continue i&s=!`  
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。 $M3A+6["H  
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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