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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nIT=/{oyi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n_Dhq(.  
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, r 6<}S(  
\U8Vsx1tl  
D:0PppE  
'-qc \6UY  
  class filler ':@qE\(  
  { X+ jSB,  
public : Vy VC#AK,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =<icHt6s  
} ; N\$6R-L  
nXjUTSGa)  
`MS=/xE  
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: HF:PF"|3  
$fO*229As  
YFY)Z7fK  
,GlK_-6>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f #14%?/  
Dc2eY.  
7085&\9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J %t1T]y~  
jrR~V* :k  
ycN_<  
I._=q  
二. 战前分析 i)ctrdP-  
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。 =r2d{  
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  ?auiq  
-mF9Skj  
mBF?+/l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |SmN.*&(9  
  /* --------------------------------------------- */ %K4-V5f  
vector < int *> vp( 10 ); r`@Dgo}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IYFA>*Es  
/* --------------------------------------------- */ FdD'Hp+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @2<J_Ja  
/* --------------------------------------------- */ "Y+`U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ([|M,P6e)U  
  /* --------------------------------------------- */ qJsEKuOs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,??|R` S  
/* --------------------------------------------- */ N C& 1l]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4$rO,W/&0  
=/;(qy9.-R  
Q\Eq(2p  
o/xE O=AW  
看了之后,我们可以思考一些问题: pI4<` K  
1._1, _2是什么? V& m\  
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。 j!l(ReGb  
2._1 = 1是在做什么? L[^e< I  
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。 N Jf''e3  
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。 7pNh|#Uv'  
h7{W-AtM7_  
G[mYx[BTz  
三. 动工 -Y6JU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,yoT3_%P  
1,E/So   
x8^Dhpr6  
9bB~r[k  
template < typename T > &}oDSD H^,  
class assignment sgX~4W"J  
  { ROS0Q9X  
T value; TL5bX+  
public : #{(rOb6H)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 711 z-  
template < typename T2 > Ni`qU(I'|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <Aa%Uwpc  
} ; Je'$V%{E  
KK?}`o  
?$?Ni)Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4d#W[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "](~VF[J8  
o7 kGZ  
g!8-yri  
9 }=Fdt  
  class holder ;O CYx[|  
  { G8SJ<\?  
public : p=zjJ~DVd  
template < typename T > U*Q$:%72vO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pd|s7  
  { 9Ah4N2nL-b  
  return assignment < T > (t); q#Bdq8  
} W<2-Q,>Y  
} ; fu`oDi  
QxK%ZaFZA  
*(rq AB0~  
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: SF6n06UZu  
z)ydQw>  
  static holder _1; ms?h/*E<H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~9{.!7KPc  
Vrnx# j-U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (efH>oY[  
而不用手动写一个函数对象。 MKbW^:  
a^22H  
-6? 5|\  
b@7 ItzD  
四. 问题分析 o,29C7Ii  
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。 @'S-nn,sO  
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。 y,aASy!Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /+rHy7(\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .e6:/x~p*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [mm5?23g  
P6MT[  
五. 问题1:一致性 *+ b[v7  
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?| DV. m({?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H*Yy o ?  
5yry$w$G)  
struct holder <+6)E@Y  
  { "G< ^@v9  
  // ^P[-HA|  
  template < typename T > p%}oo#%J  
T &   operator ()( const T & r) const ZY83, :<  
  { 'p<(6*,"  
  return (T & )r; 4u<oe_n  
} ? xy~N?N  
} ; :wIbKs.r  
mF "ctxE  
这样的话assignment也必须相应改动: ;&iQNXL  
RsE+\)  
template < typename Left, typename Right > y'(;!5w  
class assignment SW bwD/SN  
  { ]86U -`p  
Left l; Ef#%4ky  
Right r; C\1Dy5  
public : .uhP (  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n#4Ra+dD  
template < typename T2 > +~7@K{6 q-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _KKG^ u<  
} ; *dGW=aM#C  
,9=a(j"  
同时,holder的operator=也需要改动: R#oXQaBJ  
4B) prQ3  
template < typename T > !bQ5CB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zE<}_nA  
  {  MgA6/k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8}4V$b`Z  
} 9]l7 j\L  
m#Rll[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O4 [[9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *vht</?J  
s I#K01;"  
return l(rhs) = r; fk=_ Y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ucyxvhH^-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0rF{"HM~  
x6m21DWw  
template < typename Tp > kYx|`-PA<r  
class constant_t 0nBAO  
  { 8USF;k  
  const Tp t; euQ d  
public : J3C"W7 94}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -V(5U! ^B  
template < typename T > 3HWI;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const - v`;^X  
  { f.Jz]WXw,  
  return t; w J; y4  
} kZfO`BVL  
} ; <wa}A!fu  
gzxLHPiw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LvB-%@n  
下面就可以修改holder的operator=了 /,wG$b+  
>wZ!1Jq  
template < typename T > CJ?Lv2Td  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \=1k29O  
  { 7R ;!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wo\NX05-?  
} (C1]R41'  
D[ny%9 :  
同时也要修改assignment的operator() 5ZUqCl(PX)  
8 "|')f#  
template < typename T2 > dnH?@ K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .Q4EmpByCg  
现在代码看起来就很一致了。 jf@#&%AC9  
)/UPDdO  
六. 问题2:链式操作 RaKL KZn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ob-y {x,R  
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。 Q@nxGm  
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。 1jO/"d.8n  
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。 Za5*HCo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gw$U0HA[,  
o^biO!4,  
template < typename T > 0Kq\ oMn  
struct result_1 T-uI CMEf  
  { 5_#wOz0u$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y ~xcJH  
} ; c=h{^![$  
l\JoWL  
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: )FYz*:f>&  
NbSkauF~b  
template < typename T > X^7bOFWE  
struct   ref zq8LQ4@ay  
  { U8;k6WT|  
typedef T & reference; C([TolZ  
} ; >^{}Hjt  
template < typename T > $s5LzJn  
struct   ref < T &> C&D!TR!K  
  { {O[a +r.n  
typedef T & reference; N.l+9L0b  
} ; 7&qunK'  
>XM-xK-=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }PUQvIGZZ&  
m6bAvy]3<t  
template < typename T > =;4cDmZh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \IQf|  
  { A7C+-N  
  return l(t) = r(t); XnV*MWv  
} .IE2d%]?  
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。 `,3;#.[D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H_un3x1  
qn5e[Vn  
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 %@Bl,!BJ,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !X*+Ct^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WnyEdYA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RQ;pAO  
最后的布局是: KC[ql}JP  
                Add oYG9i=lZ  
              /   \ KY~p>Jmh  
            Divide   5 TmxhP nJ~  
            /   \ !uLz%~F  
          _1     3 %4*-BCP  
似乎一切都解决了?不。 n<+g{QHi  
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。 |Ah'KpL8W  
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。 ZEYT17g]  
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: `A_CLVE  
GWsvN&nr  
template < typename Right > W1dpKv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ycz6-kEp  
Right & rt) const )"`(+Ku&c  
  { Dp3&@M"^yY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dDK4I3a  
} /zJDQ'k0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UzTFT:\  
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。 2~h! ouleY  
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。 fkbHfBp[(A  
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。 M_lQ^7/  
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。 roSdcQTeT  
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? 3#<b!Yz  
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: ^lud2x$O^C  
S:aAR*<6  
template < class Action > ,@!io  
class picker : public Action -.<fGhmU  
  { ce7$r*@!  
public : +L03. rf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} va 7I_J   
  // all the operator overloaded jeXP|;#Una  
} ; 33IJbg  
-}#=L@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  `S$zwot  
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: W6%\Zwav?)  
ur7sf$  
template < typename Right > ?-C=_eZJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g?&_5)&  
  { 1?%Q"*Y&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s&&8~ )H  
} 5-qk"@E W  
:59fb"^$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;\-f7!s  
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。 OCHjQc  
Lu?MRF f  
template < typename T >   struct picker_maker G%5bQ|O  
  { ]z3!hgTj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >n3w'b  
} ; rH Y SS0*3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G8AT] =  
  { }.*"ezaZw  
typedef picker < T > result; Jy<hTd*q  
} ; +U9m  
b* (~8JxZ  
下面总的结构就有了: n@%Q 2_  
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。 {&7%wZ"t_  
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。 M:TN^ rA|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3kqO5+,C  
至此链式操作完美实现。 KTLq~Ru  
Rn?Yz^ 1q  
3lr9nBR  
七. 问题3 \"k[y+O],4  
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。 I "Qf};n  
8k~$_AT>u  
template < typename T1, typename T2 > @>:V?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5>CmWMQ  
  { (B+CI%= D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4gD;XNrV  
} :DWvH,{+&  
Dnk}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E3hql3=  
*ay&&S*  
template < typename T1, typename T2 > &k53*Wo  
struct result_2 [Ey[A|g  
  { a9LK}xc={  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O2;iY_P7lV  
} ; _EHz>DJ9  
]? 2xS?vd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? s|HpN  
这个差事就留给了holder自己。 lB)%s~P:s  
    _L8|Z V./  
"2'4b  
template < int Order > =#=<%HPT  
class holder; S2+X/YeB  
template <> ke\gzP/  
class holder < 1 > U~3uu &/r  
  { 1PGY/c  
public : 5z/*/F=X  
template < typename T > ,i]X^z5!  
  struct result_1 :<}1as! eo  
  { "kb[}r4?  
  typedef T & result;  {^8->V  
} ; WR|n>i@m  
template < typename T1, typename T2 > , B90r7K:  
  struct result_2 s8:-*VR9  
  { 9Gh:s6  
  typedef T1 & result; +4 W6{`  
} ; 3bsuE^,.@  
template < typename T > u B~C8}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6Dl]d %.  
  { EN2H[i+,  
  return (T & )r; |(eRv?Qy@  
} simD<&p  
template < typename T1, typename T2 > ]S0tK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ioW&0?,Ym  
  { &0`[R*S  
  return (T1 & )r1; 7=hISQMsVP  
} PP*',D3  
} ; 0%(.$c>:f  
Qr.SPNUFK  
template <>  Uf,fd  
class holder < 2 > OK] _.v}  
  { rbt/b0ET  
public : DYf3>xh>xb  
template < typename T > (J6>]MZ#)  
  struct result_1 'G)UIjl  
  { QJ4=*tX)  
  typedef T & result; *`]#ntz9  
} ; x*#9\*@EI  
template < typename T1, typename T2 > N\{{:<Cp\  
  struct result_2 <sncW>?!~  
  { ?y/LMja  
  typedef T2 & result; L#|6L np^  
} ; ,@Fde=Lw  
template < typename T > vk><S|[n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mn<#rBE B  
  { e+~Q58oD  
  return (T & )r; H13kNhV9  
} E+"m@63  
template < typename T1, typename T2 > c0U=Hj@@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {t%Jc~p{  
  { fbrCl!%P  
  return (T2 & )r2; `b:yW.#w3l  
} Z#vU~1W  
} ; 7Zw.mM!i  
2kfX_RK  
)`z{T  
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> >。 ,9.-A-Yw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }7HR<%< 7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .,*68S0k7  
umuE5MKY<  
return l(i, j) = r(i, j); $! R]!s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qP5'&!s&!  
BG9.h!  
  return ( int & )i; h0z>dLA#2  
  return ( int & )j; JwNB)e D  
最后执行i = j; WV&grG|  
可见,参数被正确的选择了。 V4 8o+O  
PRi1 `% d  
Dt~ |)L+  
/%{Qf  
"8l& m6`U-  
八. 中期总结 b?]Lx.l-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /H'F4->  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [bh8Nj\E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /^\UB fE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U9t-(`[j?  
zDoh p 5,  
D!WyT`T  
;^DG P  
a,ZmDkzuv  
%1Nank!Zj  
九. 简化 Hs`j6yuc9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _O;2.M%@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hd N[wC]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p*C|kEqk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;7*R;/  
  +-*/&|^等 G?dxLRy.do  
2. 返回引用。 nXJG4$G  
  =,各种复合赋值等 I3hN7  
3. 返回固定类型。 cVf}8qf)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DFM~jlH  
4. 原样返回。 (N^tg8Z<  
  operator, lN~V1(1B  
5. 返回解引用的类型。 c]PG5f xf  
  operator*(单目) TfnBPO  
6. 返回地址。 I6vy:5d  
  operator&(单目) U'p-Ko#  
7. 下表访问返回类型。 $mu*iW\{  
  operator[] L_O*?aaZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tDQuimYu7  
  operator<<和operator>> ]9PQKC2&  
Me2qOc^Z-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sL!+&Id|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ; S~  
oY<R[NYKu  
template < typename Left > '`sZo1x%f  
struct value_return [I 6&|Lz>  
  { nsN|[E8  
template < typename T > &rfl(&\oUi  
  struct result_1 ;hb_jW-0W  
  { 6DT ^:LHS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <5E: ,<  
} ; z)F<{]%  
RAU"  
template < typename T1, typename T2 > A +41JMH  
  struct result_2 x%RG>),U  
  { uW0Dm#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d}^G790  
} ; W|CZA  
} ; W,f XHYst  
?aWMU?S  
@8eQ|.q]Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *?3c2Jg=E  
gGE&}EoLU  
下面我们来剥离functor中的operator() SX]uIkw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5j~1%~,#  
+x]3 - s  
return l(t) op r(t) H;c3 x"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vf;&0j&`  
return op l(t) TD-o-*mO  
return op l(t1, t2) v}sk %f  
return l(t) op svvl`|n%  
return l(t1, t2) op ?k$'po*Eq  
return l(t)[r(t)] y8j6ttQv=t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RdqB^>X  
ac!!1lwA  
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: YhQ%S}  
单目: return f(l(t), r(t)); N;S1s0FN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @@V{W)r l  
双目: return f(l(t)); qO{Yr$ V%  
return f(l(t1, t2)); N4)ZPLV  
下面就是f的实现,以operator/为例 *Xl,w2@  
"[dfb#0z`  
struct meta_divide O9ar|8y  
  { ^m ['VK#?  
template < typename T1, typename T2 > !2F X l;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %R^*MUTx  
  { 7q(A&  
  return t1 / t2; I=2b)"t0  
} $pJw p{kN  
} ; t.Yf8Gy  
(v}4,'dS  
这个工作可以让宏来做: -dS@ l'$  
}D[j6+E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p(!d,YSE  
template < typename T1, typename T2 > \ s("\]K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ipC <p?PpR  
以后可以直接用 vYg>^!Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n7/>+V+  
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 Hu$y8_Udw  
(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。。。) bm poptfL  
+Z e;BKZ3  
mtmTlGp6Lc  
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 k}] M`ad  
9Cz|?71  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $.x,[R aN  
class unary_op : public Rettype ^Lv )){t  
  { apgR[=Oy  
    Left l; 2ElZ&(RZJF  
public : w+u1"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NwyNl  
/B<QYvv  
template < typename T > K%ptRj$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~P BJ~j+G  
      { rXR!jZ.hi  
      return FuncType::execute(l(t)); g OK   
    } $`[TIyA9!  
d:pGdr& .  
    template < typename T1, typename T2 > s_}`TejK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8n35lI ( [  
      { :%>)S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1:!H`*DU&  
    } *yv@B!r  
} ; F :og:[  
rK\9#[?x  
F+ %l= fs  
同样还可以申明一个binary_op ERy=lP~gV  
C55Av%-=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tl; b~k  
class binary_op : public Rettype 20# V?hX3  
  { erh ez  
    Left l; @`qB[<t8:<  
Right r; d ehK#8  
public : Xe&p.v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6Ey@)p..E  
waU2C2!w  
template < typename T > h[mJ=LIrg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wjfq"7Q  
      { 6qSsr]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {1gT{2/~@  
    } ?,i}Qr [Q  
>Ptu-*  
    template < typename T1, typename T2 > ]iMqIh"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ eb k u_  
      { pI_dV44W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L{rd',  
    } W{c Z7$d  
} ; h5(OjlMC  
hr!'  
{ [3xi`0-  
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 KP&xk1 3)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O7p=N8V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L5'?.9]  
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。 [{`2FR:Cd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q' Tg0,,S  
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。。。 '50}QY_R.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,q;?zcC7  
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) u 7:Iv  
下面是修改过的unary_op yfal'DqKF  
*E]:VZl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +D2I~hC0'  
class unary_op W>5[_d  
  { _M+7)[xj=  
Left l; s94 *uZ(C/  
  [r!f&R  
public : ia(`3r  
|Sm/s;&c6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]6F\a= J  
u-_1)'  
template < typename T > - AU{Y`j  
  struct result_1 u HW'F(;  
  { Mo5b @ [  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }m'n1tm;  
} ; a|jZg  
oKCv$>Y  
template < typename T1, typename T2 > K:^0*5Y-k  
  struct result_2 `2hg?(ul  
  { w {"1V7|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 91]sO%3  
} ; k<5g  
>ZW|wpO  
template < typename T1, typename T2 > Z/dhp0k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T];dFv-GT  
  { uuxVVgWp{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qXhdU/ =  
} \EsT1aT  
~>HzAo9e  
template < typename T > UOk\fyD2[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'u E;8.,  
  { .T)wG;+  
  return OpClass::execute(lt(t)); TkJ[N4'0  
} #f< v%  
J!2j]?D/e  
} ; :.r_4$F:  
I~ :gi@OVV  
u88wSe<\X  
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 T@Y, 7ccpd  
好啦,现在才真正完美了。 yYaoA/0  
现在在picker里面就可以这么添加了: G[`1Yw$  
o+B)  
template < typename Right > #n}~u@,o_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6i2%EC9  
  { L7d1)mV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7}g4ePYag  
} X6",Xr! {  
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。 n_3 R Q6  
JXM]tV  
uKd4+Km  
L,[Q{:CS  
t&:L?K)j  
十. bind N0.|Mb"?t  
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。 g;v;xlY`N  
先来分析一下一段例子 15,JD  
p[(I5p: L  
A4'5cR9T!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3+15 yEeA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! 5NuFLOf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8AX_y3$  
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 QlS  
我们来写个简单的。 ]"lB!O~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h%krA<G9  
对于函数对象类的版本: w4vV#C4X  
Rd&DH_<+^  
template < typename Func > '*`#xNu[  
struct functor_trait _$ivN!k  
  { xH xTL>,?  
typedef typename Func::result_type result_type; ~Ix2O   
} ; 'gvR?[!t  
对于无参数函数的版本: n{FjFlX2=  
ocFk#FW  
template < typename Ret > z -!w/Bv@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Aeb(b+=  
  { ~/]]H;;^u  
typedef Ret result_type; #3QPcoxa  
} ; qD4]7"9  
对于单参数函数的版本: S0)JIrrHC  
oojl"j4  
template < typename Ret, typename V1 > z@i4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BtZ]~S}v  
  {  C/IF~<B  
typedef Ret result_type; D]]wJQU2  
} ; viG,z4Zf  
对于双参数函数的版本: )63 $,y-;$  
dPwyiV0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L%T(H<G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .VCY|KZ  
  { pA6KiY&  
typedef Ret result_type; EUi 70h +  
} ; yQE'!m  
等等。。。 MQQm3VaKS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]7O<|8n!d  
W&IG,7tr  
template < typename Func > W n'a'  
struct func_return {aUnOyX_  
  { =/!lK&  
template < typename T > A^>@6d $2  
  struct result_1 3R3H+W0{  
  { N)H "'#-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4b`E/L}2  
} ; lL:a}#qxU  
N2v/<  
template < typename T1, typename T2 > 7C|!Wno[;  
  struct result_2 IT1YF.i  
  { }/F$73Xd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AJbCC  
} ; TI4Hu,rc  
} ; YV<y-,Io  
,Uz8_r  
#wI}93E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?T/]w-q>  
YQn<CjZ8af  
template < typename Func, typename aPicker > "XR=P> xk  
class binder_1 wlT8|  
  { STp9Gh-  
Func fn; RpQeQM=  
aPicker pk; vR!+ 8sy$  
public : QQM:[1;RT  
m&:&z7^p  
template < typename T > zj1~[$  (  
  struct result_1 {> YsrD C  
  { tWIs |n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9 {&g.+  
} ; ~5f&<,p!  
^#Ha H  
template < typename T1, typename T2 > #ES[),+|mB  
  struct result_2 n m-  
  { j uA@"SG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tk&AZb,sP  
} ; ;xZ+1 zmL0  
_MBhwNBxZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {p +&Q|  
)G/bP!^+(  
template < typename T > #ibwD:{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gQy%T]  
  { Ghgn<YG  
  return fn(pk(t)); HwUaaK   
} yQ$irS?  
template < typename T1, typename T2 > ppyy0E^M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vu:ZG*^  
  { Q$E.G63Wl  
  return fn(pk(t1, t2)); u?=mh`  
} x>yqEdR=o  
} ; x+X@&S  
r#sg5aS7O|  
jeu'K vhe  
一目了然不是么? q Gk.7wf%  
最后实现bind k=]e7~!  
79T_9}M  
Uwc%'=@  
template < typename Func, typename aPicker > X:GRjoa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &C9IR,&  
  { AYAU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \@gV$+{9  
} .xT?%xSi/  
(a[BvJf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @t%da^-HS"  
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。 .U!EA0B  
p<mL%3s0  
十一. phoenix :Y99L)+=/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .]v>LsbhF  
dn(!wC]  
for_each(v.begin(), v.end(), kR<sSLEb  
( f 2WVg;Z  
do_ aTvyz r1  
[ C'JI%HnQ  
  cout << _1 <<   " , " TO6F  
] U,W OP7z  
.while_( -- _1), N[_T3(  
cout << var( " \n " ) 7{#p'.nc5  
) $--8%gh dG  
); q8{Bx03m6  
j1_>>xB  
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: ,} t%7I  
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 ug9Ja)1|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;jzJ6~<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K *@?BE  
56Wh<i3  
$u<;X^  
template < typename Cond, typename Actor > K)'[^V Xh  
class do_while )I%M]K]F  
  { +~V%R{h  
Cond cd; T<uX[BO-a  
Actor act; S Qmn*CW  
public : `oxBIn*BD  
template < typename T > mI&3y9; (  
  struct result_1 rEa(1(I  
  { QbJ7$ ,4  
  typedef int result_type; f7&ni#^Ztj  
} ; GgpE"M?  
fzJiW@-T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @/#G2<Vp1  
awzlLI<2p  
template < typename T > *d8 %FQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C. .|O  
  { L1kn="5  
  do ;~F* 2)  
    { Z\0wQ;}  
  act(t); %DttkrhL  
  } T!x/^  
  while (cd(t)); E2zL-ft.  
  return   0 ; /Z2u0jNArP  
} ) gl{ x  
} ; ug%7}&  
t]B`>SL3W  
nAQ[ -NbW,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c44s @ E  
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。 #66i!}  
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。 Ku'a,\7z  
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。 (cVIjo+::  
下面就是产生这个functor的类: }0&Fu?sP  
gbdzS6XW~  
ub?dfS9$_  
template < typename Actor >  KcT(/!  
class do_while_actor -o/Vp>_UOE  
  { LuRCkKJ  
Actor act; X!hzpg(`hR  
public : =sW K;`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'l<#;{  
myo4`oH  
template < typename Cond > nzbVI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BD"Dzq  
} ; +`flIG3RV  
remc_}`w  
i6bUJtL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e\}@w1  
最后,是那个do_ l9QIlTc7  
OsOfo({I_  
+wj}x?ZeV  
class do_while_invoker 3=wcA/"!  
  { [Vbd su9  
public : 5xc e1[  
template < typename Actor > whN<{AG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >JNdtP8s/1  
  { -[*y{K@dh  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3_RdzW}f  
} !}} )f/  
} do_; 2?qT,pN  
2a-]TVL3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jct=Nee|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /sYr?b!/<6  
最后来说说怎么处理break和continue 8}BM`@MG  
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。 1#L%Q(G  
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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