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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]VjLKFb~U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -2*>`,Uu  
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, ;z>p8N  
pXW`+<g0  
8(lCi$  
HeS'~Z$  
  class filler f=_g8+}h  
  { {LB`)Kuu  
public : buY D l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _s>^?x}  
} ; 3,$iG e  
p;->hn~D'5  
5gK~('9'?1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: nCaLdj?  
5*j:K&R-.K  
pVG>A&4  
W~dE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T$c+m\j6  
A ,<@m2  
Rx S884  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *m&&1W_  
4iBxPo(0  
UrK"u{G  
aN'0} <s  
二. 战前分析 O/9fuEF  
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。 FfYsSq2l  
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 gWu"91Y0>  
*l!5QG UoK  
8=4^Lm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fM:80bn L+  
  /* --------------------------------------------- */ ETelbj;0  
vector < int *> vp( 10 ); ^5x4q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n\>.T[$"  
/* --------------------------------------------- */ V9{B}5KC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0/Q5d,'Y[2  
/* --------------------------------------------- */ 'j#a%j@{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \+]O*Bm&`8  
  /* --------------------------------------------- */ [V5-%w^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CWMlZ VG  
/* --------------------------------------------- */ /v$]X4 S`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vKkf2 7  
zJ_My&~  
=t.F2'<[Z  
L>:FGNf^H  
看了之后,我们可以思考一些问题: m X:bA5db  
1._1, _2是什么? "1%*'B^}bw  
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。 cYD1~JX.  
2._1 = 1是在做什么? n/-N;'2J  
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。 {6tx,;r(F  
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。 W-XN4:,qI  
8A_TIyh?  
)"~=7)~<^  
三. 动工 V"g~q?@F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K#)bjxz  
k4mTZ}6E  
=n)#!i  
rgn|24x  
template < typename T > h7RD `k:mF  
class assignment P^;WB*V  
  { S41)l!+2  
T value; f#c BQ~  
public : STRyW Ml  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZjavD^ky  
template < typename T2 > Esa6hU#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [Ekgft&  
} ; P.1Qc)m4  
d!!3"{'  
T ~|PU{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2dyxKK!\a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w6v1 q:20  
U\;Ml  
yh$ ~*UV  
?a8nz, zb  
  class holder 4sQ~&@[Q+  
  { >rRjm+vg  
public : )w@y(;WJ  
template < typename T > qIk )'!Vk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]o!&2:'N`  
  { 6d(b'S^  
  return assignment < T > (t); Y?e3Bx7*b  
} (ai72#nFtb  
} ; C64eDX^  
s9kTuhoK  
"mG!L$  
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: z22N7W=7  
X)Ocn`|  
  static holder _1; fl!1AKSn@N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :.C)7( 8S  
N~0$x,bR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GZ.?MnG  
而不用手动写一个函数对象。 $q.p$JQ:  
uRs9}dzv  
%pM :{Z  
L1:}bH\y  
四. 问题分析 B1HQz@^  
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。 tTE3H_   
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。 n *Q4G}p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W>VAbm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mj,2\ijNM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e4?<GT   
v3 !byN^  
五. 问题1:一致性 = c/3^e  
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?| }]Qmt5'NI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >DkN+S  
bmSpbX\  
struct holder <w%Yq?^  
  { >n#g9vK  
  // FC~|&  
  template < typename T > C-_w]2MM  
T &   operator ()( const T & r) const J>/Ci\OB  
  { _TV2)  
  return (T & )r; upZYv~Sa  
} pC55Ec<  
} ; lxr@[VQ  
rZb_1E<  
这样的话assignment也必须相应改动: l6yB_ M  
U3(L.8(sA  
template < typename Left, typename Right > ~7KynE  
class assignment )sMAhk|  
  { *yL|}  
Left l; $Cut  
Right r; ]5aux >.n  
public : hVROzGZk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }u38:(^`ai  
template < typename T2 > X*43!\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /QM0.{Ypl  
} ; aEV|>K=6Y'  
n">?LN-DC  
同时,holder的operator=也需要改动: 4Q &Xb <  
^p'D<!6sK  
template < typename T > EXv\FUzo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Cj`pw2.  
  { qYQUr8{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xF2f/y   
} }:K\)Pd  
Z^jGT+ 2  
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。 q{jk.:;'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qQ2  
}39M_4a&  
return l(rhs) = r; (e>RNn\  
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。 k4]R]=Fh.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F&>T-u-dog  
KzxW?Ji$S  
template < typename Tp > Hz8Jgp  
class constant_t rjhs ?  
  { 9F-ViDI.  
  const Tp t; Qu,)wfp~  
public : PxdJOtI"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ft*G*.0kO  
template < typename T > rPrEEWS0)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iT)2 ?I6!  
  { ]l9,t5Y  
  return t; s\F EA"w/  
} z+5u/t  
} ; qP%Smfp6  
4n `[SN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vV\/pu8  
下面就可以修改holder的operator=了 NzwGc+\7}  
W0p#Y h:{_  
template < typename T > s /k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VO\S>kw  
  { #! K~_DL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jn5=N[hd  
} uL qpbn  
2J>A;x_?  
同时也要修改assignment的operator() >=]NO'?O  
^mQ;CMV  
template < typename T2 > 4#'^\5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KU 8Cl>5  
现在代码看起来就很一致了。 >G w%r1)  
 A[wxa  
六. 问题2:链式操作 noB}p4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K!$\REs  
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。 y.TdWnXx  
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。 sf|_2sI  
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。 D8<0zxc=(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?45K%;.9Q  
k~W;TCJs  
template < typename T > mt&JgA/  
struct result_1 uBd =x<c\  
  { oPCIlH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P+_\}u;  
} ; ijR*5#5h  
bb0{-T)1  
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: ?U2g8D nFY  
2t Z\{=  
template < typename T > 7J)Hwl  
struct   ref %\s#e  
  { tjc5>T[Es8  
typedef T & reference; 0B!mEg  
} ; d}^ :E  
template < typename T > e[|p0 ,Q  
struct   ref < T &> s$3eJ|  
  { AyI}LQm]u  
typedef T & reference; -* -zU#2|  
} ; ix_$Ok  
LRLhS<9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uDMUy"8&!  
z; z'`A  
template < typename T > &_Xv:?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "KQ\F0/  
  { o*5e14W(:  
  return l(t) = r(t); R}K5'`[%ZY  
} G~mB=]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 E l8.D3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P^d . ,  
lk *QV  
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 +{l3#Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #,|_d>p:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >GF(.:7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tz \:r>3vI  
最后的布局是: z 2EI"'4\9  
                Add E6KBpQcd[  
              /   \ 5{x[EXE'  
            Divide   5  +T8XX@#  
            /   \ #Z3I%bkw H  
          _1     3 9zM4D  
似乎一切都解决了?不。 @bVh?T0~F,  
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。 | 2c!t$O@v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  p% YvP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +~v3D^L15  
.L 5T4)  
template < typename Right > D} <o<Dk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const crOtQ  
Right & rt) const <@;xV_`X+  
  { d .lu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZkV vL4yIK  
} -uY:2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sn T4X  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 c Dh4@V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5)zj){wL  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 '| Q*~Lh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H9a3 rA>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? WFc[F`b  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '\vmfp =  
ThiPT|5u  
template < class Action > OuJ y$e  
class picker : public Action  "%@=?X8  
  { GlkAJe]  
public : pU)3*9?cIl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !j\&BAxTEk  
  // all the operator overloaded {bsr 9.k(  
} ; H_nOE(i<z  
Fq\`1Ee{  
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。 %:8q7PN|  
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: Fn0LE~O}-8  
*ytd.^@r  
template < typename Right > )T~ +>+t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !gH.st  
  { wQ/@+$>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /)OO)B-r  
} '~x_  
{ 'mY>s 7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )-Sl/ G  
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。 vkauX :M  
}n&JZ`8<s  
template < typename T >   struct picker_maker 1*`JcUn,>  
  { #z54/T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4O,a`:d1$6  
} ; PI<s5bns {  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,i((;/O6  
  { j*lWi0Z-  
typedef picker < T > result; 0$dNrq  
} ; zyQEz#O   
.6-o?=5  
下面总的结构就有了: z&/ o  
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。 -<^Q2]PE;  
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。 ve/6-J!5Y.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $ax%K?MBD  
至此链式操作完美实现。 QMfy^t+I  
*gMP_I  
j`-y"6)  
七. 问题3 MicVNs  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 KKTfxNxJn  
(HD>vNha1  
template < typename T1, typename T2 > K{|dt W&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uN^qfJ'@ >  
  { *[/Xhx"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4]Nr$FY  
} 3ncvM>~g  
xM"XNT6b  
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: qk{UO <  
`pS)q x.a  
template < typename T1, typename T2 > H {Wpf9_ K  
struct result_2 #a>!U'1|  
  {  G6ES]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P\4o4MF@K  
} ; TVh7h`Eg  
7^e}|l  
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? <cc0phr  
这个差事就留给了holder自己。 XA^:n+Yo  
    &WV 9%fI  
>knR>96  
template < int Order > G:s:NXy^  
class holder; T k=3"y+u[  
template <> FQ ^^6Rl  
class holder < 1 > _BA_lkN+D  
  { |>V>6%>vK6  
public : 'r <BaL  
template < typename T > ZpBH;{.,  
  struct result_1 !oRm.c O  
  { D`ge3f8Wi  
  typedef T & result; ^\9G{}VY  
} ; . zMM86c  
template < typename T1, typename T2 > <^Nj~+G'  
  struct result_2 Wb(0Szk;  
  {  &\br_  
  typedef T1 & result; 1VsEic  
} ; HWAqJb [  
template < typename T > oYM3$.{E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fmN)~-DV9`  
  { \ } Szb2  
  return (T & )r; 85~h+Q;  
} rNO;yL4)ey  
template < typename T1, typename T2 > 8"rX;5 vP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UR=s{nFd  
  { 'GoeVq  
  return (T1 & )r1; *N+aZV}`Z  
} ~7H.<kJt  
} ; ;;H:$lx  
6KTY`'I  
template <> >mltE$|  
class holder < 2 > #IwB  
  { }iloX#  
public : *}&aK}h}I  
template < typename T > (6^k;j  
  struct result_1 UAO#$o(  
  { oU5mrS.7M!  
  typedef T & result; E cz"O   
} ; \+A<s,x  
template < typename T1, typename T2 > JNl+UH:.  
  struct result_2 HwK "qq-  
  { / kGX 6hh  
  typedef T2 & result; UL"3skV   
} ; 1"6k5wrIA  
template < typename T > 8H b|'Q|^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '$^ F.2  
  { J>PV{N  
  return (T & )r; Mdh"G @$n  
} PFw"ICs  
template < typename T1, typename T2 > Ol0|)0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I]$d,N!.  
  { jYZWf `X~  
  return (T2 & )r2; v w;  
} >u2#<k]1&  
} ; @S92D6  
_x{x#d;L3  
+yI^<BH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 k| o,gcU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ![tI(TPq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v[ '5X  
JwczE9~o  
return l(i, j) = r(i, j); ?@(H. D6'v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uK5Px!  
pwC/&bu  
  return ( int & )i; l[|e3<H  
  return ( int & )j; mjHY-lK  
最后执行i = j; AUV$ S2  
可见,参数被正确的选择了。 ^w\uOd`  
A 6L}5#7-  
NR@Tj]`k  
uHCgIR l>  
t}gqk'  
八. 中期总结 b1o(CG(}*  
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: !Esiq<Yh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dY.uOafr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KJfyh=AD(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {`Z)'G\`  
NBYE#Uih  
^ I YN"yX_  
w(-n1oSo  
$)~]4n=  
L]}|{< 3\  
九. 简化 S8,06/#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2[hl^f^%,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OpE+e4~IF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (?[cDw/{J:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '3->G/Pu  
  +-*/&|^等 N~d]}J8}gx  
2. 返回引用。 P|U>(9;P,  
  =,各种复合赋值等 U?{j  
3. 返回固定类型。 O=/Tx2i;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )Cl&"bX  
4. 原样返回。 Vba}RF[b  
  operator, rl=_ "sd=  
5. 返回解引用的类型。 @~ L.m}GF  
  operator*(单目) Y."[k&P-  
6. 返回地址。 ja2]VbB  
  operator&(单目) dr o42#$Mo  
7. 下表访问返回类型。 opC11c/  
  operator[] |M_Bbo@ud  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 48`<{|r{  
  operator<<和operator>> 1<"kN^  
f7s.\  
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。 Dn?L   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jGCW^#GE  
cD6o8v4] ]  
template < typename Left > =3p h:t  
struct value_return bJD"&h5  
  { HvTQycG  
template < typename T > d6VKUAk'7>  
  struct result_1 |T%/d#b~  
  { +h/$_5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ijB,Q>TgO  
} ; 5UbVg  
ceCshxTU  
template < typename T1, typename T2 > %XeU4yg\e  
  struct result_2 .YkKIei  
  { >Z%^|S9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :xV&%Qa1  
} ; 4 #N#[;M  
} ; /a_|oCeC}  
eC-TZH@  
P +SCX#{y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T Bco  
|D~MS`~qd5  
下面我们来剥离functor中的operator() d?mdw ?|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j; C(:6#J  
,3j*D+  
return l(t) op r(t) THJ+OnP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _xUXt)k  
return op l(t) UPC& O  
return op l(t1, t2) K&*FI (a  
return l(t) op 1jyWP#M#  
return l(t1, t2) op r4sR5p]|  
return l(t)[r(t)] 8z-Td-R6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 83a Rq&(R  
9maw+c!~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: aZRgd^4  
单目: return f(l(t), r(t)); ol\IT9Zb~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S]>_o"|HV  
双目: return f(l(t)); ^ =ikxZyO  
return f(l(t1, t2)); d<Di;5  
下面就是f的实现,以operator/为例 w <ID<  
Ou%>Dd5|?  
struct meta_divide bCF63(0  
  { a srkuAS  
template < typename T1, typename T2 > 4$^=1ax  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K02./ut-  
  { 2gGJ:,RC$  
  return t1 / t2; {e^llfj$#  
} Tla*V#:Ve  
} ; vB p5&*  
k|V{jB G"@  
这个工作可以让宏来做: 580t@?  
=h)H`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Fmu R(f=  
template < typename T1, typename T2 > \ m3D'7*U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [D)A+  
以后可以直接用 d2Y5'A0X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :PLsA3[}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 x>@UqUJV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VtVnht1  
&~& i >  
-4]6tt'G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]k8XLgJ  
ZBGI_9wZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oAL-v428  
class unary_op : public Rettype X DX_c@U  
  { ,'j5tU?c  
    Left l; it,%T)2H  
public : wKYfqNCH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?aCR>AY5X  
(GV6%l#I  
template < typename T > !EFd- fk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;kbz(:wA  
      { 6$f,DU  
      return FuncType::execute(l(t)); qr@,92_  
    } Czp:y8YX-  
uxcj3xE#d  
    template < typename T1, typename T2 > !qR(Rn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0KZ 3h|4lP  
      { ?tcbiXRG+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /sai}r 1  
    } j\a?n4g -  
} ; 5s>9v  
A1C@'9R*  
LF0~H}S;6B  
同样还可以申明一个binary_op vV|egmw01  
n)0{mDf%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )fa  
class binary_op : public Rettype Ort\J~ O  
  { ZG>OT@ GA  
    Left l; 0,c z&8  
Right r; ji2#O.  
public : oGM.{\i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FKQnz/  
u4 "+u"{d  
template < typename T > W+#?3s[FV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @MM|.# ~T  
      { +]6 EkZO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %%_90t  
    } arB$&s  
zumRbrz  
    template < typename T1, typename T2 > M3Z yf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6k[u0b`  
      { NOx| #  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TwH(47|?Nt  
    } ,9rT|:N  
} ; 1/i|  
K.%E=^~q  
:J"e{|g',  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 HCu1vjU(]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UYPBKf]A9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MMf6QxYf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z TK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <.<Nw6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >GcFk&x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x6,RW],FGR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V7^?jck  
下面是修改过的unary_op NE! Xt<A  
+)Ty^;+[1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YT_kMy>  
class unary_op &F:7U!  
  { f`cz @  
Left l; g R6:J  
  %*uqtw8  
public : uJWX7UGuz  
HGKm?'['   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;gc 2vDMv  
l}wBthwCc  
template < typename T > e7;]+pN]J  
  struct result_1 sJD"u4#y  
  { giTlXz3D9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ABSeX  
} ; A=])pYE1  
8RK\B%UW  
template < typename T1, typename T2 > QdRMp n}q  
  struct result_2 JDP#tA3  
  { JWBWa-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D|S)/o6  
} ; 6R<%. -qr  
*rbayH  
template < typename T1, typename T2 > N\0Sq-.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N@VD-}E  
  { ]_Qc}pMF&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YlA=? X  
} "Vh(%N`6  
LU]~d< i99  
template < typename T > hImCy9i}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v`fUAm/  
  { QXrK-&fju  
  return OpClass::execute(lt(t)); C]`Y PM5  
} qN)cB?+  
4$J/e?i  
} ; QSLDA`  
w\M_3}  
q&M;rIo?  
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 Vg3&:g5 /  
好啦,现在才真正完美了。 (tz! "K  
现在在picker里面就可以这么添加了: x4. #_o&  
$~-j-0 \m  
template < typename Right > yTEuf@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7KEGTKfW  
  { I2 Kb.`'!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nMnc&8r  
} AE$)RhY`  
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。 FlZ]R  
V^ :\/EU  
/t/q$X  
&><`?  
fx|9*|E  
十. bind ^?A+`1-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -Av/L>TxlI  
先来分析一下一段例子 :Y'nye3:  
p[wjHfIq  
3ty){#:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y5#_@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .3!4@l\9C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^J G}|v3$  
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。 &yN<@.  
我们来写个简单的。 r {8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?R+$4;iy  
对于函数对象类的版本: Jq!($PdA  
`Ctj]t  
template < typename Func > HlO+^(eX  
struct functor_trait Ju\"l8[f  
  { NX; &V7  
typedef typename Func::result_type result_type; '71btd1  
} ; k (R4-"@  
对于无参数函数的版本: C+k>Ajr  
X*~YCF[_  
template < typename Ret > s6egd%r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HI?>]zz|  
  { {\e}43^9N  
typedef Ret result_type; 5YCbFk^  
} ; jyC6:BNust  
对于单参数函数的版本: qL#R XUTP  
IF}r%%'Y$  
template < typename Ret, typename V1 > I,[EL{fz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n>Ei1  
  { fP|\1Y?CS  
typedef Ret result_type; 26**tB<  
} ; BpCSf.zZ  
对于双参数函数的版本: 5J;c;PF  
'UyL%h;nJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n*1UNQp@]O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4D13K.h`O  
  { Px8E~X<@  
typedef Ret result_type; BCbW;w8aI  
} ; /[s$A?  
等等。。。 u"%fz8v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )\(pDn$W  
G$j8I~E@  
template < typename Func > *G^]j )/  
struct func_return *+AP}\p0F  
  { \ C^D2Z6  
template < typename T > w&{J9'~  
  struct result_1 _=] FJhO  
  { cMg /T.O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q mB@kbt  
} ; :wZZ 1qa  
by<2hLB9Q  
template < typename T1, typename T2 > (tgaH,G  
  struct result_2 hq BRh+[  
  { 8n)Q^z+ K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4Bn+L,}.  
} ; #q- _  
} ; *E]\l+]J  
2KEww3.{  
- \QtE}|4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OK 6}9Eu9  
J 0 P  
template < typename Func, typename aPicker > PG!vn@b6  
class binder_1 _X[c19q  
  { iCS/~[  
Func fn; H]e 2d|  
aPicker pk; \a!<^|C&  
public : {aSq3C<r  
rXPXO=F1/  
template < typename T > S&*pR3,u  
  struct result_1 j66@E\dN  
  { `9-Zg??8r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J$;)TI  
} ; }>w4!  
( ~>Q2DS  
template < typename T1, typename T2 > T!PX?  
  struct result_2 msylb~^  
  { J^:~#`8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d%hA~E1rR  
} ; m 5Kx}H~  
Mx"tUoU6z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MF`'r#@:wa  
yKJ^hv"#  
template < typename T > ;j=1 oW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R 6Em^A/>  
  { fm0 (  
  return fn(pk(t)); Xhi?b|  
} ks D1NB;9  
template < typename T1, typename T2 > gL`SZr9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $b} +5  
  { #pfosC[  
  return fn(pk(t1, t2)); JyO lVs<T  
} 7%"7Rb^@  
} ; k:Q<Uanc[  
3:Wr)>l}#  
gwJu&HA/  
一目了然不是么? I>a a'em  
最后实现bind w C"%b#(}  
S41>VbtEp  
SfUUo9R(sm  
template < typename Func, typename aPicker > k 9rnT)YU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $nn5;11@gY  
  { {9 O`/|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +bW|Q>u  
} @_3$(*n$~  
)v~]lk,o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -e>)yM `i  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z"Oa5V6[A  
?W_U{=anl  
十一. phoenix @g~sgE}#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aehMLl9cl  
`'WLGQG  
for_each(v.begin(), v.end(), #9OP.4  
( sjm79/  
do_ W+?[SnHL/  
[ Z > =Y  
  cout << _1 <<   " , " ,6"n5Ks}  
] tpONSRY  
.while_( -- _1), <>s\tJ  
cout << var( " \n " ) 6^;!9$G|D*  
) lvi:I+VgA  
); J B@VP{  
UI C? S  
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: "M^W:4_  
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 DT4RodE$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uszSFe]E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bl_WN|SQ  
^ {f ^WL=  
VhgEG(Ud  
template < typename Cond, typename Actor > 0(x@ NGb>{  
class do_while -^v}T/Kl#  
  { _#m qg]W'  
Cond cd; bq-\'h f<  
Actor act; :* b4/qpYv  
public : :g[x;Q [@  
template < typename T > {LHe 6#  
  struct result_1 x35s6  
  { tL{~O=  
  typedef int result_type; 0z7mre^Q  
} ; _9|@nUD  
G6{A[O[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RI3{>|*  
|wQZ~Ux:  
template < typename T > ue<<Y"NR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P1stL,  
  { F  t/ x 5  
  do s$x] fO  
    { )Cvzj<Q0  
  act(t); =pyZ^/}P  
  } K"j=_%{  
  while (cd(t)); 2-!Mao"^  
  return   0 ; &>.1%x@R  
} @;D}=$x  
} ; :b*`hWnQ  
B@inH]wq  
Cnci%e o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k<zGrq=8J  
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。 Ks2%F&\cE  
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。 %C0O?q  
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。 3}{5 X'  
下面就是产生这个functor的类: IA#*T`  
e uHu}  
O>M*mTM  
template < typename Actor > R(N(@KC  
class do_while_actor %W',cu  
  { zy6(S_j  
Actor act; a<jE 25t  
public : |#:dC #  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZHECcPhz  
J?quYlS  
template < typename Cond > cN}A rv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jI`To%^ Y  
} ; Kx 185Q'W  
np\2sa`  
*M<BPxh0w]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Dh(T) yc  
最后,是那个do_ !riMIl1  
f\_!N "HW  
w <>6>w@GZ  
class do_while_invoker wU)5Evp[  
  { S{i@=:  
public : bSR+yr'?  
template < typename Actor > _JJKbi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const emY5xZ@N  
  { vs)I pV(  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^iRwwN=d  
} s8Ry}{  
} do_; V /9"Xmv75  
ro^6:w3O^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "Xk%3\{P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yX.5Y|A<  
最后来说说怎么处理break和continue *RbOQ86vP  
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。 ph12x: @B  
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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