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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n~.*1. P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V'DA[{\*  
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, 7 oQ[FdRn*  
PuL<^aJ  
<a( }kk}  
-!e7L>w  
  class filler }TB(7bbd;  
  { y_p.Gzy(^}  
public : M.q=p[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zMi; A6  
} ; F$V/K&&W  
o-C#|t3hH  
T;5r{{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ntVS:F  
n'1'!J; Q  
3qL>-%):*  
fHRMu:q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -n80 &  
lQ'GX9hN@  
^T::-pN*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g%[c<l9  
<{5EdX  
-G7TEq)  
42J {aJVH  
二. 战前分析 %D g0fL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;!!n{l$r'  
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 4db(<h  
@a:>$t  
j>-gO,v, y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eqw0]U\pv  
  /* --------------------------------------------- */ )G^ KDj"  
vector < int *> vp( 10 ); VX LT^iX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l*\y  
/* --------------------------------------------- */ scLn=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q/>{f0  
/* --------------------------------------------- */ 0Z[oKXm1p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J_x13EaV0  
  /* --------------------------------------------- */ Y2o?gug  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1cS}J:0P  
/* --------------------------------------------- */ VCXJwVb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OxI/%yv-c  
pn.wud}R  
.ZvM^GJb  
),G=s Oo  
看了之后,我们可以思考一些问题: C{gyj}5  
1._1, _2是什么? x=ul&|^7D  
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。 wr[,  
2._1 = 1是在做什么? X.hm s?]  
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。 QFYWA1<pDh  
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。 8!Vl   
&boOtl^  
0 stc9_O  
三. 动工 ZI=%JU(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O8B\{T1  
}ZYv~E'  
tjupJ*Rt  
$STaQ28C  
template < typename T > :<}=e@/~|  
class assignment >}+/{(K"E|  
  { ?VP8ycm  
T value; .Fdgb4>BXX  
public : xuqv6b.  
assignment( const T & v) : value(v) {} b )B? F  
template < typename T2 > zuUW|r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i_j[?.?X}  
} ; Ney/[3 A  
C?lcGt!H  
Kx>qz.wwI?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H Z'_r cv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eEuvl`&  
d3D] k,  
3j\1S1  
KET2Ws[w  
  class holder ,yiX# ;j  
  { *MKO I'  
public : G"h'_7  
template < typename T > wne,e's}   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xu%'Z".>:  
  { '<"s \,  
  return assignment < T > (t); |5lk9<z  
} \G*0"%!U  
} ; vSEuk}pk  
17%Mw@+  
aDU<wxnSvO  
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: ?8'*,bK  
i<#QW'R(  
  static holder _1; <3LbN FP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MN\HDKN  
a<^v(r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o~`/_ +  
而不用手动写一个函数对象。 LRL,m_gt  
T;r2.Pupn  
{*G9|#[/@  
Ayxkv)%:@)  
四. 问题分析 d3\qKL!~  
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。 T&6l$1J  
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。 B3 8]~'8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $a.JSXyxL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rC5 p-B%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H\ F :95  
>qnko9V  
五. 问题1:一致性 | )K8N<n  
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?| ~vm%6CABM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 */`ki;\A  
o#3ly-ht  
struct holder d,k!qjf=r  
  { p`olCp'  
  // gb[5&> (#  
  template < typename T > oH97=>  
T &   operator ()( const T & r) const 3l rT3a3vV  
  { mE+*)gb:Rd  
  return (T & )r; 8\&X2[oAD  
} +}Dw3;W}m  
} ; *#,7d"6W5  
IaSR;/  
这样的话assignment也必须相应改动: R0KPZv-  
\V;F/Zy(  
template < typename Left, typename Right > P) Jgs  
class assignment  dm\F  
  { q+yQwX{  
Left l; 6AAz  
Right r; 1+_`^|eK  
public : KLST\ Ln:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |mZxfI  
template < typename T2 > Dj"F\j 1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z9v31)q(  
} ; 5'OrHk;u  
g|o,uD  
同时,holder的operator=也需要改动: =9H7N]*h  
qqjwJ!@P  
template < typename T > "Wct({n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4>wP7`/+y  
  { =Qy<GeY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m+ =] m_  
} $o+j El>  
E^ B'4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?qb}?&1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ju8> :y8  
9SX +  
return l(rhs) = r; l0|5t)jF-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y6g&Y.:o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k$n|*kCh  
j * %  
template < typename Tp > d-oMQGOklb  
class constant_t iDpSj!x/_  
  { ld[I}88$  
  const Tp t; z0 d.J1VW  
public : akmkyrz'&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pE`})/?\*  
template < typename T > CXH&U@57{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GV1pn) 4  
  { lt/1f{v[:  
  return t; 8'[~2/  
} ,V7nzhA2  
} ; ncaT?~u j  
{B~QQMEow  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4VHn  \  
下面就可以修改holder的operator=了 kXViWOXU^  
QFA8N  
template < typename T > &eJfGt5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _5w]a 2  
  { ez7A4>/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |NlO7aQ>2H  
} Jx:Y-$  
C2!|OQ9A2  
同时也要修改assignment的operator() }H53~@WP>  
pd?M f=>#  
template < typename T2 > s9 mx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P1!qbFDv8  
现在代码看起来就很一致了。 &bS ,hbDt  
X;$+,&M"  
六. 问题2:链式操作 #`^}PuQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;[ZEDF5H  
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。 juJklSD  
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。 GblA9F7  
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。 nkPh,X\N0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9+|$$)  
U4'#T%*  
template < typename T > poE0{HOU  
struct result_1 7g^]:3f!   
  { p%ki>p )E|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PI {bmZ  
} ; 8]c2r%J  
ROI7eU  
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: KYm0@O>;  
9 ql~q  
template < typename T > `bq<$e  
struct   ref <sbu;dQ`  
  { rI{; IDV  
typedef T & reference; M-VX;/&FR  
} ; G[PtkPSJ  
template < typename T > sI=xl  
struct   ref < T &> 4> K42m  
  { &u."A3(  
typedef T & reference; zpn9,,~u  
} ; %@b0[ZC  
:U|1xgB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LE Nq_@$  
u[;\y|75  
template < typename T > >NV @R&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K8|r&`X0  
  { FjHv   
  return l(t) = r(t); 6_o*y8s.  
} 3DX*gsx(  
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。 mthA4sz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ktXM|#  
N{!i=A  
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 P= BZ+6DS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @D[_}JE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e*kpdS~U&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QO:!p5^:  
最后的布局是: VBlYvZ;$*  
                Add nF]W,@u"h  
              /   \ C[AqFo  
            Divide   5 "S]0  
            /   \ !?jrf] A@  
          _1     3 2 RX;Ob_  
似乎一切都解决了?不。 *KF#'wi  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 u@) U"FZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .hb:s,0mP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: net@j#}j-  
%IA\pSE  
template < typename Right > Y5Bo|*b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u~:y\/Y6  
Right & rt) const wW P}C D  
  { 1-uxC^u?|#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2jItq2.>  
} ~Ffo-Nd-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W(Fv l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tS5hv@9cWx  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 UgSB>V<?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 NNR`!Pty  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 558V_y:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1=c\Rr9]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: x+:UN'"r  
OZF rtc+  
template < class Action > n,(sBOQ  
class picker : public Action SM#]H-3  
  { bo>*fNqAIy  
public : T*Exs|N2P-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HZB>{O  
  // all the operator overloaded ~H_/zK6e  
} ; ZF8 yw(z  
%N6A+5H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 sf qL|8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /{ l$sBUL  
jD]~ AwRJ  
template < typename Right > xC:L)7#aw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x"=f+Mr  
  { 286;=rN]*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :{v#'U/^  
} 4r#= *  
UgN u`$m+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x,+{9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 K(rWNO  
TDKki(o=~  
template < typename T >   struct picker_maker Tbih+# ?  
  { %6,SKg p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; '~<m~UXvD#  
} ; d#Y^>"|$.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > . B9iLI  
  { qp }Cqi  
typedef picker < T > result; U^%Q}'UYym  
} ; w~A{(- dx  
A]0 St@  
下面总的结构就有了: ~s*)f.l  
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。 F?*-4I-  
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。 Ad8n<zt|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $E~`\o%Ev  
至此链式操作完美实现。 &*,#5.  
cWaSn7p!X  
YMcD|Kbp  
七. 问题3 Nq[uoaT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SiRaFj4s"  
5E;qM|Ns  
template < typename T1, typename T2 > kk@fL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 61>.vT8P  
  { 5h-SCB>P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R6.hA_ih  
} O!#g<`r{K  
?m}s4a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W)2p@j59A  
p!7FpxZY  
template < typename T1, typename T2 > m@2QnA[ 4  
struct result_2 <I\/n<*  
  { ^A$Zw+P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; { ]{/t-=  
} ; Lv;^My  
{_[N<U:QT&  
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? ^e_hLX\SW  
这个差事就留给了holder自己。 eK?MKe  
    H?vdr:WlTN  
x.!V^HQSN  
template < int Order > {0wIR_dGX  
class holder; ghG**3xr  
template <> \5:i;AE  
class holder < 1 > N1}sHyVq7  
  { DFB@O|JL  
public : '4+ ur`  
template < typename T > (z {#Eq4  
  struct result_1 .\ULbN3Z  
  { TOB-aAO  
  typedef T & result;  NI76U  
} ; pk$l+sNZ=  
template < typename T1, typename T2 > ;;OAQ`  
  struct result_2 ~S"+S/z/k  
  { h6D<go-b56  
  typedef T1 & result; ArI2wM/v  
} ; s^G.]%iU  
template < typename T > 3</_c1~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n?!">G  
  { *eTqVG.  
  return (T & )r; }_M~2L?i  
} P6'1.R  
template < typename T1, typename T2 > Z*]9E^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %op**@4/t\  
  { Db}j?ik/  
  return (T1 & )r1; ah4N|zJ>v  
} sk<3`x+  
} ; FF`T\&u  
\R9(x]nZ%  
template <> `_Zg3_K.dS  
class holder < 2 > 36&e.3/#  
  { B:yGS*.tu  
public : TTX5EDCrC  
template < typename T > hc(#{]].  
  struct result_1 I#Y22&G1  
  { X Swl Tg  
  typedef T & result; 1Kw+,.@d  
} ; ?DS@e@lx  
template < typename T1, typename T2 > .]Y$o^mf  
  struct result_2 ~OYiq}g  
  { 6RU~"C  
  typedef T2 & result; av8B-GQI*#  
} ; iJ)_RSFK  
template < typename T > `iFmrC<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $t'MSlF  
  { d=$Mim  
  return (T & )r; 1APe=tJ  
} jE.N ev/  
template < typename T1, typename T2 > + /4A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :(U ,x<>  
  { )Yh+c=6 ?  
  return (T2 & )r2; ) yi E@ X  
} z3{G9Np  
} ; kr^P6}'  
^KnU4sD  
,a{P4Bq  
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> >。 jh?H.;**  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,\W 8b-Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8?B!2  
kf\PioD8  
return l(i, j) = r(i, j); ^&9zw\x;z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '6nA F  
L81ZbNU?$  
  return ( int & )i; <6%?OJhp  
  return ( int & )j; b i',j0B  
最后执行i = j; hIYNhZv  
可见,参数被正确的选择了。 y;m|  
Z\bmW%av  
D=A&+6B@-  
wyH[x!QX  
o)M}!MT  
八. 中期总结 :I.mGH!^  
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: gmUz9P(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OR P\b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nmee 'oEw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ueogaifvB  
k&M;,e3v6  
@Myo'{3vF  
(fH#I tf  
WMDl=6  
c8 )DuJ#U  
九. 简化 x;O[c3I  
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。 L8@f-Kk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [Q~#82hBhY  
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: udK%>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,hDW Ps2S  
  +-*/&|^等 a K[&V't~  
2. 返回引用。 +zqn<<9  
  =,各种复合赋值等 L?b~k=  
3. 返回固定类型。 "m):Y;9iQ?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +uF>2b6'  
4. 原样返回。 TIqtF&@o4  
  operator, )EPjAv  
5. 返回解引用的类型。 {S]}.7`l9(  
  operator*(单目) dZl5Ic  
6. 返回地址。 7DogM".}~Q  
  operator&(单目) |w~nVRb  
7. 下表访问返回类型。 b}$+H/V  
  operator[] fC d&D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zy?|ODM  
  operator<<和operator>> V;VHv=9`o  
k!j5tsiR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _ gR;=~S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dA}-]  
/|m2WxK)  
template < typename Left > _IHV7*u{;  
struct value_return Wx%H%FeK  
  { *\a4wZ6<3  
template < typename T > :wyno#8`-  
  struct result_1 a#(?P.6  
  { IZ-1c1   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jl8H|<g~/  
} ; dh\'<|\K  
8P\G }  
template < typename T1, typename T2 > m]0;"jeL  
  struct result_2 tmYz R%i  
  { GT.,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #powub  
} ; u(.e8~s8  
} ; )gUR@V>e2  
%)8}X>xq  
WM$ MPs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :K,i\  
cxC6n%!;y  
下面我们来剥离functor中的operator() i v38p%Zm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E?f-wQF  
/)>3Nq4Zx  
return l(t) op r(t) q-2Bt,Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?pmHFlx  
return op l(t) B)g[3gQ  
return op l(t1, t2) `UyG_;  
return l(t) op e\l7Iu  
return l(t1, t2) op >Eto( y"q  
return l(t)[r(t)] f|c{5$N!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %3-y[f  
AM\'RHL  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e{K 215  
单目: return f(l(t), r(t)); 1N-\j0au  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]y '>=a|T  
双目: return f(l(t)); w+|L+h3L7  
return f(l(t1, t2)); %)W2H^  
下面就是f的实现,以operator/为例  skViMo  
L|xbR#v  
struct meta_divide sf87$S0  
  { j{A y\n(  
template < typename T1, typename T2 > Y eo]]i{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <{cQM$ #  
  { ?Ep [M:,q  
  return t1 / t2; *vxk@ `K~  
} }2.`N%[  
} ; ,!y$qVg'\f  
sIGMA$EK  
这个工作可以让宏来做: K7:)nv E  
266h\2t6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0R'?~`aTt  
template < typename T1, typename T2 > \ +gtbcF@rx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 24*XL,  
以后可以直接用 .j0$J\:i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vMH  
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 b9HtR-iR;  
(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。。。) x2\qXN/R  
kfY}S  
6iE<T&$3P  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Fj3a.'  
c9u`!'g`i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {@{']Y  
class unary_op : public Rettype qiBVG H  
  { :KP @RZm  
    Left l; #a,PZDaE  
public : K;H&n1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zt{[ *~  
qWPkT$ u  
template < typename T > A[{yCn`tM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h]}wp;Z  
      { {]@= ijjf  
      return FuncType::execute(l(t)); 08\, <9  
    } V5>B])yQ  
`e&Suyf4B  
    template < typename T1, typename T2 > LCKV>3+_#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sBg.u  
      { ~P **O~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -zeG1gr3  
    } #f]SK[nR  
} ; p]+Pkxz]'  
H40p86@M  
Kn;"R:  
同样还可以申明一个binary_op 2eY_%Y0  
3,qr-g|;jM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oAeUvmh  
class binary_op : public Rettype }(73Syl#  
  { z$. 88 ^  
    Left l; j6 z^Tt12  
Right r; /7F:T[  
public : ;h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6?J i7F  
+\ .Lp 5  
template < typename T > C33J5'(CA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e6$WQd`O  
      { r[iflBP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ai3*QX  
    } '7 @zGk##(  
~=l;=7 T  
    template < typename T1, typename T2 > /7^4O(iG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( ^Nz9{  
      { 7~.9=I'A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +#@I~u _}D  
    } ]Q)OL  
} ; v`Oc,  
<R=Zs[9M1  
M%P:n/j  
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 g*C7 '  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .4!=p*Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tFOhL9T  
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。 n9ej7oj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _F|Ek;y%  
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。。。 [/41% B2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !wh8'X*  
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) 'e'cb>GnA  
下面是修改过的unary_op Cj lk  
;+ hH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .Rs^YZF  
class unary_op /!XVHkX[  
  { $}<e|3_  
Left l; PIS2Ed]  
  r0% D58  
public : #BH*Z(  
3 {sVVq5Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^>v+( z5R  
"b3"TPfK  
template < typename T > &7tbI5na@  
  struct result_1 w@w(-F!%l  
  { 7a<DKB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4zFW-yy  
} ; ^v7gIC  
,/|T-Ka  
template < typename T1, typename T2 > $X,D(  
  struct result_2 Vp@?^imL  
  { iSs:oH3l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J)p l|I  
} ; AFE~ v\Gz  
;vjOUn[E  
template < typename T1, typename T2 > ' %o#q6O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <x>M o   
  { ds[|   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OYn}5RN  
} !'*-$e  
t'k$&l}+  
template < typename T > v"Es*-{B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const smo~7;  
  { PALc;"]O  
  return OpClass::execute(lt(t)); ge8ZsaiU  
} 4 "'~NvO  
PB\x3pV!}  
} ; d>qY{Fdz  
B:'US&6Lf'  
VRB;$  
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 pIqeXY  
好啦,现在才真正完美了。 Q*~]h;6\{d  
现在在picker里面就可以这么添加了: ye5&)d"fa(  
86F1.ve  
template < typename Right > XU(eEnmo m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &0JI!bR(  
  { k~nBiV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YT(AUS5n  
} 61'XgkacDS  
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。 %._.~V  
JIq=* '  
&^Q/,H~S  
Ta\tYZj$  
$*fMR,~t&  
十. bind BnasI;yWb  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3)ywX&4"L  
先来分析一下一段例子 }-=|^  
c5GuM|*7  
97!;.f-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v` 1lxX'*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I b5rqU\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YUk\Q%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 r_A$DaC]  
我们来写个简单的。 pYf-S?Y/V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c{w2Gt!  
对于函数对象类的版本: NTs aW}g  
[/8%3  
template < typename Func > e$rZ5X  
struct functor_trait u]UOSfn  
  { 92oFlEJ  
typedef typename Func::result_type result_type; kE1TP]|  
} ; L.JT[zOfb  
对于无参数函数的版本: '6%2.[ o  
^^ixa1H<  
template < typename Ret > T]~ xj4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3%b6{ie/=  
  { x7 ,5  
typedef Ret result_type; "VMz]ybi^  
} ; jAlv`uB|G"  
对于单参数函数的版本: AH~E)S  
O?#7N[7  
template < typename Ret, typename V1 > e$Pj.>-<=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5\VWCI  
  { "E4a=YH_  
typedef Ret result_type; S{T >}'y  
} ; \:LW(&[!  
对于双参数函数的版本: 7;@]t^d=$  
}i&/ G +_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [j+sC*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e~"U @8xk~  
  { 5*u+q2\F  
typedef Ret result_type; 8'y$M] e9n  
} ; 8P\Zo8}v  
等等。。。 Z6MO^_m2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vKAN@HSYr  
&s>Jb?_5Mx  
template < typename Func > EQSQFRk;  
struct func_return @gK?\URoT  
  { }3WxZv]I}  
template < typename T > 5~DJWi,  
  struct result_1 +^F Zq$NP  
  { !&@615Vtw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [AJJSd/:  
} ; n|yO9:Uw<  
V0a3<6@4  
template < typename T1, typename T2 > MVUJD{X#  
  struct result_2 C\hM =%  
  { FW DNpr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pr C{'XDlU  
} ; ]A_`0"m.U  
} ; @BMx!r5kn  
?:eV%`7  
HTTC TR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {?7Uj  
E2+`4g@{8<  
template < typename Func, typename aPicker > YtLt*Ig%  
class binder_1 +&H4m=D-#a  
  { t"I77aZ$A  
Func fn; sNFlKQ8)Q  
aPicker pk; Lu%b9Jk  
public : |u p  
7F.4Ga;  
template < typename T > |k00Z+O(  
  struct result_1 u_Z+;{]Pj  
  { o^wqFX(Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i,VMd  
} ; dqcL]e  
|JsZJ9W+J  
template < typename T1, typename T2 > &BSn?  
  struct result_2 5#z1bu  
  { RPbZ(.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bvOq5Q6  
} ; ;5AcFB  
tX~w{|k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0PCGDLk8  
1=v*O.XW`  
template < typename T > 1{.9uw"2S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /g.U&oI]D  
  { PZzMHK?hP  
  return fn(pk(t)); I( Mm?9F  
} {K!)Ss  
template < typename T1, typename T2 > HK% 7g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o}{5i Tg=  
  { ]I6  J7A[  
  return fn(pk(t1, t2)); -tU'yKhn  
} @PIp* [7oC  
} ; !ubD/KE  
6wg^FD_Q  
dD@(z: 5M\  
一目了然不是么? 5Yndc)Z  
最后实现bind GKeU%x  
A?0Nm{O;3v  
FC4wwzb  
template < typename Func, typename aPicker > 0IWf!Sk ]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &,)&%Sg[  
  { |V7*l1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K|s, ru  
} UL9n-M =  
.ccp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T6kdS]4-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @KUWxFak  
M'l ;:  
十一. phoenix A_UjC`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ht&Y C<X  
|+"(L#wk  
for_each(v.begin(), v.end(), -DAlRz#d,  
( 3=;<$+I6  
do_ ]]Ufas9  
[ CTA 3*Gn  
  cout << _1 <<   " , " ^d xTm1Z  
] ] }X  
.while_( -- _1), E8&TO~"a]e  
cout << var( " \n " ) ;gr9/Vl  
) b>JDH1)  
); 7. ;3e@s  
;,e2egC'  
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: QP J4~  
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 u\JNr}bL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jEJT-*I1+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5l*&>C[(i  
k|d+#u[Mj@  
Owk|@6!  
template < typename Cond, typename Actor > N ZSSg2TX#  
class do_while du^J2m{f  
  { &@YmA1Yu)E  
Cond cd; @f_+=}|dc  
Actor act; '2^Q1{ :\  
public : #Mw8^FST  
template < typename T > kMd.h[X~  
  struct result_1 f& '  
  { VW4r{&rS  
  typedef int result_type; icK/],  
} ; u;c?d!E  
um0N)&iY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z?QC!bWb  
^y%T~dLkp'  
template < typename T > [cp+i^f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o " #\ >  
  { JaGtsi9%.  
  do 0"bcdG<}  
    { g}',(tPMZ  
  act(t); '."ed%=MC  
  } CzEd8jeh7  
  while (cd(t)); 04=c-~&q  
  return   0 ; :6\qpex  
} ?(i{y~  
} ; 3/n5#&c\4  
,\%c^,HLJ  
)hfpwdQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A~t j/yq9  
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。 ,DkNLE  
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。 65Yv4pNL  
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。 *bA.zmzM  
下面就是产生这个functor的类: hQDXlFHT  
>I&5j/&}+  
AkQ ~k0i}b  
template < typename Actor > pcWPH.  
class do_while_actor H~1 jY4E  
  { wDe& 1(T^  
Actor act; Hja3a{LH  
public : fmDCPkj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W|63Ir67  
YteO 6A;  
template < typename Cond > Z}Ft:7   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %Y*Ndt4  
} ; Fy-t T]Q9  
_>X+ZlpU:  
b B3powy9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <B6H. P =  
最后,是那个do_ bAtSVu  
338k?nHxv  
{[?(9u7R  
class do_while_invoker _.Uh)-yR  
  { N U`  
public : |H+UOEiv,p  
template < typename Actor > lchPpm9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~%kkeh\j  
  { fHd#u%63K  
  return do_while_actor < Actor > (act); %2V?,zY@  
} -fW*vE:  
} do_; z/@slT  
,M ^<CJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _5Ct]vy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K:# I  
最后来说说怎么处理break和continue jLHkOk5{:  
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。 dk4CpN  
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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