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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $4=Ne3 y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IWQ&6SDW$z  
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, cn$5:%IK  
8=:A/47=J  
+4Q[N;[+*  
tyB)HF  
  class filler @8|Gh]\P  
  { J==}QEhQ{  
public : j~epbl)pC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T8U[xu.>  
} ; q-YL]PgV  
)!A 2>  
mH)OB?+lq  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: okz]Qc>G  
AP0|z  
Hq?&Qo  
vevf[eO-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ilv_D~|  
X@!X6j  
>60"p~t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 : W~f;k  
S;8.yj-  
*Rq`*D>:U}  
=5ug\S  
二. 战前分析 JIxiklk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Dm%%e o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m}5q]N";x  
z0Xa_w=  
_{Y$o'*#I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a$m_D!b~_  
  /* --------------------------------------------- */ 8lwM{?k$  
vector < int *> vp( 10 ); f xtxu?A>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]:et~pfW  
/* --------------------------------------------- */ {/ &B!zvl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /DO'IHC.o  
/* --------------------------------------------- */ A[H;WKn0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /9_#U#vhY  
  /* --------------------------------------------- */ _7@z_i_c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FH*RU1Z  
/* --------------------------------------------- */ T//S,   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t5) J;0/  
+(mL~td01  
:woa&(wN;1  
H/J<Pd$p  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8=Q V N_  
1._1, _2是什么? }-p,iTm  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 kCA5|u  
2._1 = 1是在做什么? 7Fl-(Nv`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C3S`}o.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )N7n,_#T>  
2[up+;%Y  
,%hj cGX11  
三. 动工 / Z!i;@Wf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o:UXPAj  
!kXeO6X@m  
m:{tgcE  
nbxR"UH  
template < typename T > VXIQw' Cq  
class assignment (X}@^]lpa  
  { h\y-L~2E  
T value; Wsm`YLYkt!  
public : o~C('1Fdb  
assignment( const T & v) : value(v) {} A}G|Yfn  
template < typename T2 > \+Y!ILOI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z@J.1SaB  
} ; m mw-a0  
~m`!;rE  
;&?pd"^<_Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :'*DMW~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o6|-=FcvC  
cwynd=^nC  
>V!LitdJ  
]}LGbv"`A  
  class holder ;[6&0! N\  
  { )+Y&4Qu  
public : gb 4pN  
template < typename T > z{?4*Bq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _P 5P(^/  
  {  @Fx@5e  
  return assignment < T > (t); z\.1>/Z=  
} T9)wj][ .  
} ; 9?`RR/w  
,{{SI  
XDLEVSly7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: TzM=LvA  
G6O/(8  
  static holder _1; # *,sa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `ROEV~  
p|VcMxT9-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .3wY\W8Dr-  
而不用手动写一个函数对象。 ?R6`qe_F  
3jPB#%F  
kRot7-7I|  
Lk.h.ST  
四. 问题分析 F?4Sz#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ybvI?#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]T^ is>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oR %agvc^^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a %K}j\M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f7+Cz>R  
C\Ayv)S #2  
五. 问题1:一致性 OM!=ViN(=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q}P-$X+/ n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6?SFNDQ"C  
Tf-CEHWD  
struct holder m6U8)!)T  
  { J{ ~Rxa  
  // l$XA5#k  
  template < typename T > ,")F[%v  
T &   operator ()( const T & r) const Z"tQp Jg  
  { X8CVY0<o  
  return (T & )r; POGw`:)A  
} =_QkH!vI  
} ; |Fv?6qw+  
knSuzq%*  
这样的话assignment也必须相应改动: v2J0u:#,  
g42T#p8^  
template < typename Left, typename Right > #&siHHs \  
class assignment 6%?A>  
  { ( u f5\}x  
Left l; `P.CNYR<J  
Right r; p\S8oHWe  
public : B>|5xpZM12  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cU+>|'f &  
template < typename T2 > [hU=m S8=^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SDc" 4g`  
} ; 'F5)ACA%  
I:t^S.,  
同时,holder的operator=也需要改动: 0<&M?^  
`d*b]2  
template < typename T > K-4tdC3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l0`'5>  
  { ./.=Rw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0j$OE  
} rzV"Dm$'  
7) 0q--B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /=ylQn3 *  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BXA]9eK  
B01^oYM}  
return l(rhs) = r; l* Y[^'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "Ot{^ _e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +/q0Y`v  
-eL'KO5'  
template < typename Tp > }vD;DSz:  
class constant_t *?N<S$m  
  { a: IwA9!L  
  const Tp t; PYieD}'  
public : ^zeL+(@r/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g7Z9F[d  
template < typename T >  _8S4Q!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  UTX](:TC  
  { UE7'B?  
  return t; V6+Zh>'S  
} (nz}J)T&  
} ; x@Vt[}e  
#eLN1q&Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /e<5Np\X  
下面就可以修改holder的operator=了 :gaETr  
kW(Kh0x  
template < typename T > {F!v+W>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,Hh*3rR^  
  { v= 8VvT 8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wA",SBGX  
} Bb_Q_<DTs  
xgs@gw7!n0  
同时也要修改assignment的operator() 6$(0Ty  
GBr,LN  
template < typename T2 > ~o Fh>9u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *;X-\6  
现在代码看起来就很一致了。 qmID-t"  
1M/$< kQ-N  
六. 问题2:链式操作 Gc^t%Ue-H)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x~Cz?ljbn  
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。 m9Il\PoTq  
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。 mR,O0O}&  
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。 J% AG`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `:gYXeR  
OA5f}+  
template < typename T > '$*[SauAG  
struct result_1 L ]*`4 L  
  { "5(W[$f*]v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \*J.\f  
} ; `x*/UCy\  
%HVD^. V  
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: 369Zu4|u  
HSC6;~U  
template < typename T > kz_M;h>  
struct   ref L5&K}F]r^  
  { ( QKsB3X  
typedef T & reference; U\?+s2I)v  
} ; <dS5|||  
template < typename T > vuW-}fY;  
struct   ref < T &> +9jivOmK  
  { +8eVj#N  
typedef T & reference; SlT7L||Ww  
} ; ovSH}h!  
_^-D _y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :U8k|,~f  
>-eS&rma  
template < typename T > 2=O ))^8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :S#i9# aB  
  { z :? :  
  return l(t) = r(t); d#4Wj0x  
} +2El  
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。 ) u-ns5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !9PX\Xbn  
!;jgzi?z  
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 y{?Kao7Ij  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R7,p ukK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8a?IC|~Pz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \Me"'.F?  
最后的布局是: >r~|1kQ.  
                Add -&$%|cyThQ  
              /   \ k5q(7&C  
            Divide   5 fH; |Rm  
            /   \ !%X>rGkc  
          _1     3 $Q=$?>4U  
似乎一切都解决了?不。 mcCB7<. e  
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。 ML"_CQlE7  
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。 =I7[L{+~Y  
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: /8:gVXZi  
\_?yzgf  
template < typename Right > 75<el.'H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const } mgVC  
Right & rt) const \6U 2-m'  
  { @kS|Jz$iY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N-Qu/,~+  
} >}mNi:6xq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &&ja|o-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5VuC U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ykJ+%gla  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 .x]'eq}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 IcRM4Ib))Q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? pz.Y=V\t  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: t`h_+p%>  
K6ciqwUO  
template < class Action > hZ%2?v`  
class picker : public Action uwmoM>I W^  
  { t$tsWAmiA[  
public : 1<;\6sg  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  |h  
  // all the operator overloaded k>7gy?Y!K<  
} ; cPV5^9\T  
C3]\$  
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。 O 0Vn";Q 4  
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: ]6jHIk|  
 <WO&$&  
template < typename Right > 8}Fw%;Cb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~JIywzcf8  
  { -7&^jP\,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @?'t@P:4  
} &19l k   
:y4)qF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cdd P T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =ZxW8 DK  
VaOpO8y`  
template < typename T >   struct picker_maker nh _DEPMq  
  {  JsZAP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6-)7:9y  
} ; |Ba4 G`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >1#DPU(g  
  { >xhd[  
typedef picker < T > result; M!;`(_2  
} ; x.jYip  
6n2Vx1b  
下面总的结构就有了: i{Y=!r5r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w`H.ey  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .=.yZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o=mq$Z:}  
至此链式操作完美实现。 W}#QKZ)MB  
">0/>>Ry  
X ,V= od>  
七. 问题3 _ Yb Eo+  
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。 clPZd  
eONeWY9  
template < typename T1, typename T2 > w>H%[\Qs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T! &[  
  { ~frPV8^DP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Im0+`9Jw  
} (%ri#r  
/xX,   
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: bc0)'a\  
rR),~ @]sL  
template < typename T1, typename T2 > w@ gl  
struct result_2 >#"jfjDuR  
  { V7K tbL#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j. ks UJ  
} ; X:xC>4]gG'  
z[0LU]b<  
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? Q KcF1?  
这个差事就留给了holder自己。 MA/"UV&M(  
    B BApL{  
B $ y44  
template < int Order > i 5 >J  
class holder; 4z-,M7iP  
template <> clR?< LO  
class holder < 1 > V1CSXY\2  
  { &<fRej]v  
public : 5tgILxSK  
template < typename T > IgHs&=  
  struct result_1 a@S4IoBg%  
  { ]P}K3tN%]  
  typedef T & result; buC m @@o  
} ; dc\u$'F@S  
template < typename T1, typename T2 > mER8> <  
  struct result_2 `DWi4y7  
  { ]U^d1&k  
  typedef T1 & result; %Zv(gI`A  
} ; fn?6%q,!ls  
template < typename T > q. ,p6D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C9z~)aL}7  
  { :>er^\  
  return (T & )r; LBbo.KxAe3  
} cV=_G E  
template < typename T1, typename T2 > yTq(x4]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q_T?G e  
  { :}3qZX  
  return (T1 & )r1; i Ks,i9j  
} .olP m3MC  
} ; #1qVFU  
~D`oP/6  
template <> 13>3R+o  
class holder < 2 > W_f"Gk  
  { HA3SQ  
public : utm+\/  
template < typename T > h2/1S{/n]  
  struct result_1 yZ(Nv $[5  
  { n%MYX'0  
  typedef T & result; EfrkB"  
} ; I$6 f.W  
template < typename T1, typename T2 > \Zz= 4 j  
  struct result_2 {,-5k.P[  
  { yY@ s(:  
  typedef T2 & result; n.8A Ka6  
} ; /YugQ.>| l  
template < typename T > Uc4 L|:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j2{,1hj  
  { xO9]yULgu  
  return (T & )r; 6t mNfI34  
} ^s(X VVA  
template < typename T1, typename T2 > RzY`^A6G6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tm36Lw  
  { v[yTk[zd0  
  return (T2 & )r2; 3NxaOO`  
} ,w/mk$v  
} ; M?4r5R  
HfeflGme*  
6`5 @E\"E  
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> >。 KutgW#+40  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^q N1~v=hS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Mb 2 L32  
3f2Hjk7,d  
return l(i, j) = r(i, j); A*;^F]~'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~ GT\RAj[  
>LaL! PnZ  
  return ( int & )i; Ccd7|L1  
  return ( int & )j; _d=&9d#=\  
最后执行i = j; 0) Um W{  
可见,参数被正确的选择了。 46?F+,Rzl  
at(p,+ %  
$Ex 9  
_kY[8e5  
hy&Hl  
八. 中期总结 e %v4,8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >0+|0ba  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3(GrDO9^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g Wv+i/,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K,,@',  
%FI6\ |`M  
6p6Tse]  
|tJ%:`DGw  
FR6I+@ oX~  
AW;) _|xM  
九. 简化 0V,MDX}#_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +G[HZ,FL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `rdfROKv  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2GKU9cV*`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j}.J$RtW1f  
  +-*/&|^等 +e4<z%1  
2. 返回引用。 b`|MK4M(  
  =,各种复合赋值等 @N_H]6z4  
3. 返回固定类型。 Z#t)Z "  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ec[[OIO  
4. 原样返回。 _xL&sy09t  
  operator, c%Cae3;  
5. 返回解引用的类型。 "XsY~  
  operator*(单目) 2CgIY89O  
6. 返回地址。 <07W&`Dw  
  operator&(单目) vMdhNOU  
7. 下表访问返回类型。 xA'#JN<*  
  operator[] (Dh;=xG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {ro!OuA  
  operator<<和operator>> O8N0]Mz  
u2O^3r G-  
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。 uvv-lAbjw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f#Cdx"  
$5CY<,f  
template < typename Left > p}|wO&4h  
struct value_return yx;R#8;b.  
  { ~I|R}hS  
template < typename T > x  Bw.M{  
  struct result_1 zYF&Dv/u/  
  { UuC"-$:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I"<. h'  
} ; UMW^0>Z!v  
PH%gX`N  
template < typename T1, typename T2 > E^W*'D  
  struct result_2 4m!3P"$  
  { 'p+QFT>Ca  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #&KE_ n  
} ; Y'*h_K  
} ; |/\1nWD  
M]TVaN$v#  
9+Bq00-Z$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3CuoB b8  
<G?85*Nv_  
下面我们来剥离functor中的operator() 3v+}YT{>b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `2,_"9Z(  
Dx*oSP.qX  
return l(t) op r(t) ?ML<o>OKg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TFNU+  
return op l(t) ms<uYLp  
return op l(t1, t2) 6v)eM=   
return l(t) op 5<?$/H|7T  
return l(t1, t2) op 8&hn$~ate  
return l(t)[r(t)] 0 3 $ W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &YP>" <  
L>GYj6D9  
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: VZ@@j[F(  
单目: return f(l(t), r(t)); IVODR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S9+gVR8]C  
双目: return f(l(t)); 3"D00~  
return f(l(t1, t2)); 8>;o MM  
下面就是f的实现,以operator/为例 )?y"NVc*  
%~XJwy-  
struct meta_divide O'U,|A  
  { vz5 RS  
template < typename T1, typename T2 > vGp@YABM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oioN0EuDk  
  { )3 ">%1R  
  return t1 / t2; *X5LyO3-gP  
} HV(*6b@  
} ; W\Y 4%y}  
< _uv!N  
这个工作可以让宏来做: k rjd:*E  
:8T@96]P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A1T;9`E  
template < typename T1, typename T2 > \ fltc dA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vjS7nR"T  
以后可以直接用 3_-m>J**  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D"5~-9<  
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 -bQvJ`iF  
(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。。。) >g=:01z9  
-q|M=6gOs  
;%9ZL[-  
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 2mG?ve%m)  
.AS,]*?Zn%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xF0*q  
class unary_op : public Rettype l%/,Ef*3  
  { FQ^uX]<3j  
    Left l; C.p*mO&N  
public : P~>nlm82]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Np_6ZUaqz  
"<b84?V5  
template < typename T > CKgyv%T5m:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5@5="lNjS  
      { Pw1H) <X  
      return FuncType::execute(l(t)); Cvy;O~)  
    } qILr+zH  
VQ`O;n6/`  
    template < typename T1, typename T2 > EB,>k1IJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GrIdQi^8  
      { 7G2N&v>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ST.W{:X   
    } L.[2l Q  
} ; O[5ti=W  
~o$=(EC  
E>v~B;@  
同样还可以申明一个binary_op dno*Usx5d0  
so?1lG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D1 z3E;:  
class binary_op : public Rettype <u\G&cd_tA  
  { yKJp37R  
    Left l; /@e\I0P^  
Right r; X)S4rW%  
public : 2(|V1]6D?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;?9~^,l  
u@Lu.t!],  
template < typename T > zQJbZ=5Bu"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !JA63  
      { @P>@;S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3 -FNd~%  
    } Qzv_|U  
Lb/_ULo6-V  
    template < typename T1, typename T2 > dewu@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b04~z&Xv  
      { &ReIe>L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z?^p(UH  
    } |(N4x(xl  
} ; Sn]A0J_  
li[g =A,  
`i-&Z`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 C~B^sG@;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .B@;ch,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $f%_ 4 =  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 sXUM,h8$!+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c-,/qn/  
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。。。 <8Ad\MU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %<klz)!t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^t*BWJxPC  
下面是修改过的unary_op g8C+j6uR0  
lUrchLoDt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I4$a#;  
class unary_op _LK(j;6K}  
  { `CV a`%  
Left l; w-1CA{"i7  
  Uhf -}Jdw  
public : sXFD]cF  
Cpr}*A   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _Nd\Cm  
X,p&S^  
template < typename T > 0-@waK  
  struct result_1 vi'K|[!?  
  { q>Y_I<;'g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (Az^st/_  
} ; e= '3gzz  
6>l-jTM  
template < typename T1, typename T2 > ?p5Eo{B  
  struct result_2 ' =oV  
  { Y$N|p{Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (T@ov~ @  
} ; Axr 'zc  
%K zURv  
template < typename T1, typename T2 > bBZvL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @sVBG']p  
  { ALFw[1X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N @k:kI  
} /q]WV^H  
U_w)*)F  
template < typename T > Q (`IiV   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]^s4NXf+  
  { )sW1a  
  return OpClass::execute(lt(t)); *? c~7ru  
} JAgec`T%  
?L_#AdK  
} ; RVD=CX  
`P'{HT  
ek.L(n,J|  
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 ;]p#PNQ0  
好啦,现在才真正完美了。 Z#9{1sHEP  
现在在picker里面就可以这么添加了: py)V7*CgH  
O^LzS&I*  
template < typename Right > i^ 1P6B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '*K/K],S]  
  { JBuorc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qg3 -%i/@  
} (!;4Y82#  
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。 w^dB1Y7c(W  
M[N|HsI8?  
Q7i^VN  
X^"95Ic  
(R.k.,z  
十. bind $.v5G>- )3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 No j6Ina  
先来分析一下一段例子 N@*v'MEko%  
E-l>z%  
T"3WB o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Jzh_`jW0l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6=FF*"-6E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eml(F  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ! G,Ru~j5:  
我们来写个简单的。 {n{ j*+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g(|p/%H  
对于函数对象类的版本: J1g `0XH  
Hz28L$  
template < typename Func > .,-t}5(VSq  
struct functor_trait vfmKYiLp  
  { u6|P)8?`  
typedef typename Func::result_type result_type; 'Ko T8g\b  
} ; P 3);R>j  
对于无参数函数的版本: H2[ S]`?  
y1FS?hSD0  
template < typename Ret > qJUu9[3'm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !=Cd1 $<  
  { 'd'*4 )]k  
typedef Ret result_type; cl)%qIXj}H  
} ; n`;=^^B  
对于单参数函数的版本: NmVc2V]I  
LBbk]I  
template < typename Ret, typename V1 > J!~?}Fq/z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sYgpK92  
  { k oZqoP  
typedef Ret result_type; L:j;;9Sp{  
} ; HS>Z6|uLY  
对于双参数函数的版本: ?HAWw'QW  
BPwFcT)i!(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mi6<;N 2w|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u6$fF=  
  { Gd%KBb  
typedef Ret result_type; >ouHR*  
} ; I~gU3(  
等等。。。 tFO86 !ln  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c"H*9u:  
H<Ed"-n$I<  
template < typename Func > grp1nWAs  
struct func_return "~> # ;x{  
  { 58ev (f  
template < typename T > %\Z{~(&-v  
  struct result_1 IhhB^E|  
  { ? L|m:A`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \J.PrE'(}  
} ; ]KBzuz%  
g#2Q1t,~U  
template < typename T1, typename T2 > z|x0s0q?  
  struct result_2 =I-SQI8  
  { h}nceH0s3d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t H`!?  
} ; }YfM <  
} ; Lp`q[Z*  
0hp*(, L  
`%SFu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2WE_NEpJI  
}lvD 5  
template < typename Func, typename aPicker > %3M1zZY  
class binder_1 / q*n*j  
  { U ]Ek 5p  
Func fn; IV]s!  
aPicker pk; G|*^W;(Z  
public : -Jr6aai3+  
+l+8Z:i<  
template < typename T > 2m7Z:b  
  struct result_1 6nRXRO  
  { 8q58H[/c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WqlX'tA  
} ; y9kydu#q  
$k5mI1~  
template < typename T1, typename T2 > p~1!O]qLt  
  struct result_2 =B-a]?lM  
  { ]k &Y )  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5Arx"=c  
} ; ;<i`6e  
,Wtod|vx\U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w7GF,a  
<!gq9  
template < typename T > O4H %x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /G[; kR"  
  { Z:7X=t =  
  return fn(pk(t)); 8#b>4 Dx  
} t_%6,?S6  
template < typename T1, typename T2 > wju2xM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1<g,1TR  
  { IWbW=0IsS  
  return fn(pk(t1, t2)); J}a 8N.S  
} 0kEz i  
} ; <4V]>[{W  
 (o`"s~)  
H%2Y8}  
一目了然不是么? N&ZIsaK,j  
最后实现bind jF4h/((|EU  
29#&q`J  
(9R;a np  
template < typename Func, typename aPicker > 3%c{eZxG=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gQHE2$i>  
  { -OY[x|0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gc6`]7 s  
} I|@'2z2  
<tp\+v! u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5T]GyftFV  
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。 96M?tTa  
A'(v]w  
十一. phoenix Ji %6/zV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /Hxz@=LC1  
p%Zx<=f-_  
for_each(v.begin(), v.end(), )<W6cDx'H+  
( K5(:UIWx  
do_  =FZt  
[ zQsu~8PX  
  cout << _1 <<   " , " dno=C  
] pMJK?- )  
.while_( -- _1), &Uqm3z?v  
cout << var( " \n " ) G}.t!"  
) Q)pm3Wi  
); z>_jC+  
yj]\%3o<Z7  
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|%=@]`  
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 )dFTH?Mpo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t%jB[w&,os  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3PS( 1  
E2f9J{ Ki=  
S(;3gQ77  
template < typename Cond, typename Actor > Q{9#Am^6w  
class do_while "+^d.13+]  
  { y7 tK>aD}  
Cond cd; 0Me *X  
Actor act; d9/YW#tm  
public : <&&xt ?I.  
template < typename T > cB5|% @$I  
  struct result_1 FBfyW- 7  
  { e<|'   
  typedef int result_type; 4qw&G  
} ; J(&a,w>p  
]stAC3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nLZT3`@~,  
{ZK"K+;h  
template < typename T > 9HI9([Cs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a8fLj  
  { "Q*Z?6[Z  
  do ?&Y3Fr)%  
    { aO@zeKg  
  act(t); 'c#ZW| A  
  } pf.T{/%  
  while (cd(t)); g+ `Ie'o<  
  return   0 ; dO Y+| P\  
} MmOGt!}9A  
} ; D_E^%Ea&`  
p-U'5<n  
)F;[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |L{<=NNs:D  
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。 Hl&]r'bK  
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。 (tGK~!cAv  
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。 $jb3#Rj4  
下面就是产生这个functor的类: ["N>Po  
'Mjbvh4  
:SSlUl4sU$  
template < typename Actor > :xd&V%u`  
class do_while_actor LQYT/  
  { g5TXs^g  
Actor act; 8<u_ wt@  
public : Nzc1)t=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9s)YPlDz  
-W>zON|l  
template < typename Cond > La}=Ng  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DSix(bs9  
} ; NXDV3MH=  
EAFKf*K=  
ee&QZVL>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?7:"D e  
最后,是那个do_ lqPRUkin  
C78d29  
o <LA2 q`T  
class do_while_invoker :i*JlKHJ d  
  { u7`<m.\  
public : [AR$Sw60  
template < typename Actor > ;BoeE3* 6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *cTN5 S>  
  { |6\ ?"#  
  return do_while_actor < Actor > (act); h bj^!0m  
} Y_PCL9G{p  
} do_; oTOe(5N8a  
+C\?G/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &nPv%P,e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [ sz#*IJ  
最后来说说怎么处理break和continue )." zBc#  
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。 {b/60xl?  
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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