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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lc fAb@}2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]moBVRd  
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, Fv/{)H<:y  
~PF,[$?4n  
k8}'@w  
}/NjZ*u  
  class filler [.$%ti*!  
  { 1 +M !EW  
public : H|?r_Ns  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IWN18aaL?  
} ; =r`E%P:  
O@H D'  
;Cx`RF w  
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: Y@ ;/Sf$Q  
yl' IL#n]r  
E'8XXV^I?P  
<R2SV=]Sq#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sKiy 1Ww  
1dp8'f5^  
:N<o<qn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +['1~5  
<Z~Nz>'r  
V*%><r  
~ U8#yo  
二. 战前分析 @1pfH\m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |N^8zo :  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0!:%Ge_  
Lq@uwiq!  
7Fa1utV I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3<a|_(K  
  /* --------------------------------------------- */ VeFfkg4  
vector < int *> vp( 10 ); Ve"M8-{oKk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )T(1oK(g  
/* --------------------------------------------- */ '2<N_)43$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a*_" nI&lr  
/* --------------------------------------------- */ fE>JoQs38  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \Q?#^<O  
  /* --------------------------------------------- */ gIGi7x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /(s N@kt  
/* --------------------------------------------- */ J}@.f-W\j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &"yoJ<L  
FA%BzU5^  
!.|A}8nK  
>v/%R~BuX  
看了之后,我们可以思考一些问题: a63Ud<_a7  
1._1, _2是什么? ZU 7u>  
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。 3?&P^{  
2._1 = 1是在做什么? e&<=+\ul  
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。 WZbRR.TxO  
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。 '?mky,:HT  
ZtI@$ An  
Nfl5tI$U:  
三. 动工 6*tky;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u$"Ew^C  
ZzT"u1,&  
9.Sv"=5gz  
+5Y;JL<%/  
template < typename T > catJC3  
class assignment S)^eHuXPI  
  { }%,LV]rGEZ  
T value; #\LYo{op/.  
public : 3HndE~_C&  
assignment( const T & v) : value(v) {} y(**F8>?xE  
template < typename T2 > #<w2xR]:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )Y=ti~?M(  
} ; m]VOw)mBF  
t1o_x}z4.  
q:,ck@-4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j|r$ ! gV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <ZoMKUuB  
*Y ?&N2@c  
n=h!V$X   
)aX#RM? N  
  class holder `S]DHxS  
  { Mbxrj~ue  
public : @.v{hkM`  
template < typename T > T FK#ign  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F:G Vysy  
  { v *@R U  
  return assignment < T > (t); };~I#X  
} %wmbFj}  
} ; 9 E  
d((,R@N'  
w `>g^_xsg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: CN#2-[T  
=K6{AmG$  
  static holder _1; 6p~8(-nG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fSm|anuKZe  
NKu*kL}W=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l]geQl:7`r  
而不用手动写一个函数对象。 lUM-~  
+2^Mz&I@b  
yJHFo[wGMJ  
esHcE{GNOS  
四. 问题分析 $7&t`E)qY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A!_yZ|)$ T  
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。 <ta#2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S>EO6z#   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `g,i `<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZTi KU)  
K55]W2I9  
五. 问题1:一致性 U$6(@&P!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SHUn<+/e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SQI =D8  
s!j vBy  
struct holder  u~j&g  
  { kntn9G  
  // 4k=LVu]Kcr  
  template < typename T > k(3FT%p  
T &   operator ()( const T & r) const xw~&OF&  
  { bc*CP0t|  
  return (T & )r; 4[f>kY%[  
} S1d{! ` 3  
} ; *d,Z ?S/  
8H2A<&3i  
这样的话assignment也必须相应改动: \={A%pA;@{  
_[u fH*  
template < typename Left, typename Right > ynG@/S6)K  
class assignment &s_)|K  
  { fk?(mxx"  
Left l; DzG$\%G2R}  
Right r; Vi\kB%  
public : > R2o7~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )+ 12r6W  
template < typename T2 > DeR C_ [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M07==R7  
} ; z)]Br1  
kU[#. y=%p  
同时,holder的operator=也需要改动: 'mU7N<Q$qQ  
3q:>NB<  
template < typename T > 8YwSaBwO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2f7]= snCG  
  { iP+3)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *S{fyYyM  
} X1~ WQ?ww  
dI$M9;  
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。 KeE)9e   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @DA.$zn&  
>p@v'h/Cr  
return l(rhs) = r; 'AJlkLqm#>  
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。 c:sk1I,d~^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?9m@ S#@  
\N"=qw^ t  
template < typename Tp > +JRPd.B"@  
class constant_t yOXL19d@p_  
  { |sklY0?l(  
  const Tp t; ^h\Y.  
public : VLs%;|`5D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \S`|7JYW  
template < typename T > ;ZowC#j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mg76v<mv<  
  { JN:EcVuy  
  return t; $3Srr*  
} 55]E<2't  
} ; EwH_k  
%q)*8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P{_Xg,Z  
下面就可以修改holder的operator=了 h,%b>JFo  
y( uE  
template < typename T > L>Soj|WUy(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l&4+v.zr  
  { dE0 p>4F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ua= w;h  
} {Wp5Ane  
@#= ail  
同时也要修改assignment的operator() wEJ) h1=)^  
iF1E 5{dH  
template < typename T2 > d0MF\yxh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NT}r6V(Aju  
现在代码看起来就很一致了。 )`B n"=  
$^;b 1bnO  
六. 问题2:链式操作 c[QXc9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b9gezXAcd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,Kw]V %xOb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6I`Lszs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 DsZBhjCB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rfVHPMD0  
="*:H)  
template < typename T > mcB8xE  
struct result_1 N 2\lBi  
  { 4Cl41a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S_ Pa .  
} ; /degBL+  
{j{H@rHuy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~p0M|  
R<GnPN:c  
template < typename T > [^4)3cj7}  
struct   ref 2y0J~P!I  
  { s v}o%  
typedef T & reference; ;@R=CQ6  
} ; a\BV%'Zqg  
template < typename T > 5i42o+'  
struct   ref < T &> vL,:Yn@b  
  { /\0 rRT  
typedef T & reference; l#;DO9  
} ; tin5.N)"z  
Arzyq_ Yk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IW<nfg  
jLZ^EM-  
template < typename T > MY]<^/Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :4V8Iz 71  
  { SZhW)0  
  return l(t) = r(t); I \DH  
} 7ZsBYP8%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %gb4(~E+N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xR`W9Z5  
Q*J8`J:#^R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6(5YvT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TOe=6 Z5h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bz1+AJG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V4.&"0\n#  
最后的布局是: yDil  
                Add @g{FNXY$m  
              /   \ Uf ?._&:  
            Divide   5 y| 7sh  
            /   \ ,@#))2<RK  
          _1     3 P,}cH;w6Ck  
似乎一切都解决了?不。 P~H?[ ;  
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。 m'b9 f6  
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。 m);0sb  
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: {%"n[DLps  
w I7iE4\vz  
template < typename Right > !G8=S'~~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UCz\SZ{za  
Right & rt) const 1[g -f ,  
  { IOjp'6Yr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BIk0n;Kz<L  
} X^td`}F/=V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `Pcbc\"*y  
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。 Biva{'[m  
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。 ?DwI>< W  
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。 `Nnaw+<]  
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。 ]+ KN9  
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? `+\6;nM  
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: JoCZ{MhM  
Bo#,)%80  
template < class Action > vR)f'+_Nz  
class picker : public Action  l:i&l?>_  
  { sMn)[k vX  
public : XsXO S8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?^Q8#Y^M  
  // all the operator overloaded :]rb}1nLB  
} ; l+vD`aJ3  
){I0  
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。 !2o1c  
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: X"k:+  
V`WSZ  
template < typename Right > cEK<CV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k Xg&}n7  
  { Sk6B>O<:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +v.<Fw2k#  
} 1o8C4?T&  
_u{z$;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [pRRBMho  
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。 N8E  
3!u`PIQv  
template < typename T >   struct picker_maker _t/~C*=:=  
  { T2ZB(B D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gr^T L1(  
} ; * @=ZzL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $ o }  
  { 1s_N!a  
typedef picker < T > result; {44#<A<  
} ; )4e8LO  
Bc*FH>E  
下面总的结构就有了: )vsX (/WU  
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。 qI%X/'  
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。 SYd6D@^2j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0 L$[w  
至此链式操作完美实现。 EvKzpxCh  
h.*v0cq:  
idNra#  
七. 问题3 7C9_;81_Dt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3OB=D{$V  
q"e]\Tb=we  
template < typename T1, typename T2 > b]b+PK*h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6dncUfB  
  { f}t8V% ^E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9vauCIfVC  
} 8Drz i!}  
we/sv9v}n  
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: eBWgAf.k  
yu>o7ie+;Y  
template < typename T1, typename T2 > 4D}hYk$eP0  
struct result_2 )~0TGy|  
  { 0Lf4 ^9N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EeR}34  
} ; t$e'[;w  
EO`eg]  
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? !(HPx@_  
这个差事就留给了holder自己。 bO` S Bq$  
    ek"U q RY  
4a=QTq0p  
template < int Order > mxE<  
class holder; 2FcNzAaV  
template <> K3iQ/j~aq  
class holder < 1 > +BVY9U?\"  
  { tZG l^mA"g  
public : );zLgNx,  
template < typename T > @THa[|(S  
  struct result_1 j5[Y0)pV\  
  { 2?{'(i ay  
  typedef T & result; ^I KT!"J&?  
} ; =4$ErwI_dm  
template < typename T1, typename T2 > k1.%ZZMM  
  struct result_2 4f&"1:  
  { & 'CUc/,  
  typedef T1 & result; $J):yhFs e  
} ; y 2)W"PuG  
template < typename T > fy$?~Ji &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2qot(Zs1i  
  { %!r.) Wx|2  
  return (T & )r; /,_m\ JkwL  
} snWe&-  
template < typename T1, typename T2 > {a__/I>)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CBv0fQtL  
  { K9-9 c"cz  
  return (T1 & )r1; *4e?y  
} 0'HQ=pP  
} ; pztfm'  
O}w%$ mq  
template <> 9a @rsyX  
class holder < 2 > 1_b*j-j  
  { yM`u]p1  
public : Ia< V\$#  
template < typename T > v2I? 5?j  
  struct result_1 :w -:B^VB  
  { 'zbvg0T  
  typedef T & result; sPG500=)  
} ; jo^c>ur  
template < typename T1, typename T2 > 1yZA_x15:  
  struct result_2 JEk'2Htx  
  { J&s$Wqf  
  typedef T2 & result; gXlcB~!  
} ; 5.*,IedY  
template < typename T > 0QT:@v2R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0>8w On  
  { S2e3d  
  return (T & )r; b*.aaOb  
}  |iI dm  
template < typename T1, typename T2 > YrJUs]A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const - om9 Z0e  
  { K2yu}F^}  
  return (T2 & )r2; I/XSW#  
} swxX3GR  
} ; i6KB\W2  
A[8m3L#k  
[gpO?'~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /IG{j}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @lF?+/=$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6^WNwe\  
YR*gO TD  
return l(i, j) = r(i, j); _FYA? d}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rHTZM,zM=H  
&hO-6(^I  
  return ( int & )i; 4U\}"Mk  
  return ( int & )j; g{Al:}u>  
最后执行i = j; D>[Sib/@  
可见,参数被正确的选择了。 DH yv^  
VaY#_80$s  
~t~[@2?WG  
|y[I!JdR  
CYLab5A  
八. 中期总结 `VKFA<T  
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: Zs />_w}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dI ,A;.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \^*:1=|7u]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &U7v=a  
n82tZpn  
:31_WJ^  
?!P0UTe~  
<7VLUk}  
/iFn =pk1?  
九. 简化 qC> tni%  
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。 "D _r</b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NgDhdOB  
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: SjB"#E)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ID2->J  
  +-*/&|^等 x<gmDy*  
2. 返回引用。 Dj(PH3^  
  =,各种复合赋值等 "00j]e.  
3. 返回固定类型。 9?H$0xZV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S-S%IdL  
4. 原样返回。 x 4+WZYv3  
  operator, 94+^K=lAX  
5. 返回解引用的类型。 o>r P\  
  operator*(单目) 6}TunR  
6. 返回地址。 X$>F78e*  
  operator&(单目) (Lgea  
7. 下表访问返回类型。 ?Fl}@EA#M  
  operator[] v1,#7s AW'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hn8xs5vN  
  operator<<和operator>> JB~^J5#[Oh  
+ +}!Gfc?s  
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。 ._G ,uP$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ; BN81;  
9r].rzf9  
template < typename Left > B?z2@,  
struct value_return z< L2W",  
  { YRlfU5  
template < typename T > LL#REK|lm8  
  struct result_1 .t_t)'L  
  { qS vV |G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;d6Dm)/(  
} ; SUc%dpXZa  
CT[9=wV)m%  
template < typename T1, typename T2 > ty,oj33  
  struct result_2  O`@Nl  
  { &>zH.6%$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @ wR3L:@  
} ; =x8[%+  
} ; ^cYB.oeu  
#%"G[B  
Xf`e 4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _eKO:Y[e  
l r&7 qu  
下面我们来剥离functor中的operator() spV7\Gs.@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wb$uq/|  
c<_%KL&R  
return l(t) op r(t) 4H#-2LV`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "N}t =3i$  
return op l(t) e=0]8l>\V  
return op l(t1, t2) Ol>q(-ea  
return l(t) op axnlI*!  
return l(t1, t2) op <+k&8^:bi  
return l(t)[r(t)] 9hA`I tS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N{v)pu.  
OXEEpoU?V  
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: 8ZY]-%  
单目: return f(l(t), r(t)); WQ9e~D"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e(t}$Q=  
双目: return f(l(t)); h$02#(RHJ  
return f(l(t1, t2)); $:~;U xh=  
下面就是f的实现,以operator/为例 >&(#p@#  
&*v\t\]  
struct meta_divide |[.-pA^  
  { oai=1vt@  
template < typename T1, typename T2 > T`x|=}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y}ogwg&  
  { u9!  ?  
  return t1 / t2; ,Pa*; o\  
} b}K,wAx  
} ; pkn^K+<n,  
FP=B/!g  
这个工作可以让宏来做: qfDG.Zee#  
yNvAT>H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~[%CUc"  
template < typename T1, typename T2 > \ 5NhFjPETr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?h}NL5a  
以后可以直接用 3x[C pg,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,\M77V  
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 uBlPwb,V  
(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。。。) ? "I %K%  
i7#4&r  
g{'f%bkG  
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 p{w-  
9B0ON*`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JN wI{  
class unary_op : public Rettype Lwl1ta-  
  { ?EFRf~7JP  
    Left l; ! 6(3Y  
public : $lxpwO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q A .9X4NQ  
Q!+AiSTU  
template < typename T > `DYhGk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &E&~9"^hQL  
      { ;E.]:Ia~  
      return FuncType::execute(l(t)); /PwiZ A3sA  
    } n4{%M  
}t^wa\   
    template < typename T1, typename T2 > So 1TH%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <st<oR'  
      { cACIy yQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Hhknjx  
    } ^2k jO/  
} ; x9 > ho  
J+P<zC  
(  cs  
同样还可以申明一个binary_op =Kkqk  
?\Z pVL<>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,8 4|qI  
class binary_op : public Rettype M_E,pg=rWI  
  { {xZY4b2  
    Left l; 4t[7lL`Z  
Right r; vqeH<$WHvy  
public : j=O+U _w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h?xgOb!4  
!)]/?&uo  
template < typename T > rCw 4a?YS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G=cRdiy`C  
      { 63 oe0T&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E*YmHJ:k  
    } (7g"ppf  
/GgID!8  
    template < typename T1, typename T2 > AY52j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sx#O3*'>1  
      { QGpj$ _b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d_`MS@2  
    } k{+cFG\C&  
} ; JQKXbsXS  
77M!2S_E  
$V87=_}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L/u|90) L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LLgw1 @-D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) toY_1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 GN|"RuQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D/E5&6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UCVYO. 9"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nuq@m0t\#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #m U\8M,  
下面是修改过的unary_op % G!!0V!  
F${sEtH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xo@1((|z  
class unary_op r-T1^u  
  { 8[@,i|kgg0  
Left l; yP]>eLTSd  
  }5fd:Bm;  
public : |cC3L09  
}Cu:BD.zQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (A?>U_@  
nq_$!aB_K  
template < typename T > ft/k-64  
  struct result_1 7X( 2SI3m  
  { "w"a0nv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =Z.0-C>W  
} ; sNx_9pJs4  
RZxh"lIo  
template < typename T1, typename T2 > yq.@-]ytZ  
  struct result_2 2(d  
  { QI[WXx p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h>V6}(~;.  
} ; BZ\="N#f  
[lIX&!T"  
template < typename T1, typename T2 > P'h39XoZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cj#wY  
  { ;\th.!'rn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YAXd   
} \L>XF'o  
'Qt[cW  
template < typename T > oJM; CN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3\Amj}RJ  
  { -$!r+4|q  
  return OpClass::execute(lt(t)); uyEk1)HC  
} e_!h>=$%8  
9(fh+  
} ; 1!1,{\9%  
"L5w]6C4  
y={ k7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {#+K+!SvDX  
好啦,现在才真正完美了。 !43nL[]  
现在在picker里面就可以这么添加了: %x#S?GMV<  
Ip{hg,>  
template < typename Right > `/1rZ#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y:\<FLR}j  
  { mqeW,89  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )*%uG{h  
} Hd4 ~v0eS  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 hcU^!mp  
V@+sNM  
X,@nD@  
4+qo=i  
Z^]Oic/0Oa  
十. bind H5]q*D2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5[\g87 \  
先来分析一下一段例子 3K(/=  
6&+dpr&c~=  
=?L16mu1&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HziQ%QR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ral=`/p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n<EIu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gs}&a3d7k  
我们来写个简单的。 {uwPP2YD,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q~^v=ye  
对于函数对象类的版本: gRs @T<k2  
3I'7+?@@l  
template < typename Func > `?&C5*P  
struct functor_trait Nba1!5:M  
  { ci%$So 2#  
typedef typename Func::result_type result_type; 6I~M8Lo ;  
} ; Z>`frL  
对于无参数函数的版本: 9XUYy2{G  
o7tlkSZ  
template < typename Ret > {2xc/   
struct functor_trait < Ret ( * )() > EP4?+"Z  
  { ko!]vHB9`  
typedef Ret result_type; Yk{4 3yw  
} ; FBi&M Z`  
对于单参数函数的版本: 'D+njxCk.A  
sNG 7fi.|  
template < typename Ret, typename V1 > }q_Iep  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4D.h~X4  
  { /L`qOr2E  
typedef Ret result_type; /.mx\_$   
} ; L$Xkx03lz>  
对于双参数函数的版本: &mJm'Ks  
c[6<UkH7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tR=1.M96Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GOCe&?  
  { OS~Z@'Eg  
typedef Ret result_type; RXO}mu]Iu  
} ; &x.5TDB>%  
等等。。。 P`CQ)o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d<_IC7$u>  
y7b>>|C  
template < typename Func > LK|rLoia:  
struct func_return V#&S&dn  
  { 1OFrxSg  
template < typename T > R,hwn2@B  
  struct result_1 LqQ&4I  
  { KjV1->r#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MR":a T  
} ; p?s[I)e  
)P W Zc?M  
template < typename T1, typename T2 > Y0Rk:Njc  
  struct result_2 n7#}i2:  
  { B%co`0$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I~M@v59C  
} ; DRu#vC  
} ; yEL5U{  
!5zj+N  
k+u L^teyS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ];{CNDAL2  
Ap(>mUs!i  
template < typename Func, typename aPicker > $Ehe8,=fj  
class binder_1 F`f8q\Fc  
  { ibuoq X`  
Func fn; 4:s!mHcz  
aPicker pk; l !R >I7  
public : ^,fMs:  
I|P#|0< 2  
template < typename T > ESY\!X:|  
  struct result_1 fXx !_Z  
  { m@` NN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z-'xJq  
} ; V%w]HIhq  
/80RO:'7  
template < typename T1, typename T2 > *46hw(L  
  struct result_2 lT- LOu|  
  { $s9YU"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >KCnmi  
} ; Z'\{hL S  
-* piC(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $tca: b}Mk  
=8 Jq'-da  
template < typename T > d7!,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ub*O*nre  
  { A}(Q^|6  
  return fn(pk(t)); >0jg2vqt  
} t8z=R6zX  
template < typename T1, typename T2 > KFn[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aiwKkf`\  
  { @xPWR=Lb  
  return fn(pk(t1, t2)); UN Kr FYl  
} :x@j)&  
} ; 0%GQXiy  
rh 7%<xb>  
~"#[<d  
一目了然不是么? GUdVsZjz(  
最后实现bind w4\g]\  
=S}SZYw l  
0fQMOTpOp  
template < typename Func, typename aPicker > Ny)N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~jn~M_}K  
  { :]k`;;vh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4 .d~u@=  
} gOKF%Ej31T  
f" g-Hbl5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6-h(305A  
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。 :7jDgqn^|i  
tc<ly{ 1c  
十一. phoenix zTvGku[3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iF'qaqHWY4  
gj-MkeI)  
for_each(v.begin(), v.end(), `78)|a*R.  
( !JWZ}u M6  
do_ b1ma(8{{{  
[ &5o ln@YL  
  cout << _1 <<   " , " `hE@S |4  
] 55#s/`gd)^  
.while_( -- _1), |?/,ED+|>D  
cout << var( " \n " ) TuX9:Q  
) af<wUxM0  
); TIre,s)_  
k@/s-^ry3  
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: Q/<?v!h{  
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 vv5 uU8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 , UiA?7k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C)xM>M_CB  
N#zh$0!8bJ  
+ tza]r:  
template < typename Cond, typename Actor > mel(C1b"j/  
class do_while IFfB3{J  
  { ~s4o1^6L  
Cond cd; .`Rju|l  
Actor act; &D*22R4{CX  
public : \GEf,%U<K  
template < typename T > r}Ec_0_lt  
  struct result_1 1DT}_0{0Q  
  { l6#ms!e  
  typedef int result_type; )CM3v L {  
} ; LOf)D7T  
bIP%xl Vp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  %kSpMj|  
HyKv5S$  
template < typename T > k1HVvMD<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tj v)jD  
  { +4]31d&3  
  do cH>3|B*y  
    { Xah-*]ET  
  act(t); /_.1f|{B  
  } `@)>5gW&p  
  while (cd(t)); vS'l@`Eg]  
  return   0 ; +xG  
} wi$,Y. :  
} ; \6WVs>z  
W34_@,GD  
:7Jpt3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Lk>o`<*  
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。 ?4A$9H  
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。 s !XJ   
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。 nXFPoR)T  
下面就是产生这个functor的类: 6Ud6F t6  
pf[m"t6G~  
lZ>j:/R8^&  
template < typename Actor > !Un &OAy.!  
class do_while_actor S2,tv  
  { 8k|&&3_[?  
Actor act; odaCKhdk  
public : 5g\>x;cc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :N>n1tHL;A  
w+W! dM  
template < typename Cond > !)-)*T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {#C)S&o)6  
} ; o<Y[GW1pg  
WkUV)/j  
}{y(&Oy3Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c]1\88  
最后,是那个do_ =Owr l'@|T  
vzH"O=  
Zc|V7 +Yx  
class do_while_invoker J@lQzRqRb  
  { c]]e(  
public : qayM 0i>>  
template < typename Actor > AJ"a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W:hg*0z-*  
  { Y6:b  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q@0Zh, l  
} T:!f_mu|  
} do_; nBkzNb{"AZ  
E - +t[W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %yPjPUHy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VqL#w<A %  
最后来说说怎么处理break和continue V ah&)&n  
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。 cf+EQY  
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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