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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -b+)Dp~$p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yRyRH%p)  
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, 7u^wO<  
bL0]Yuh  
~MB)}!S:  
$X.F=Kv  
  class filler ?XyrG1('  
  { %j17QD8  
public : |SMigSu r`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !U(S?:hvW  
} ; hV`?, ~K  
r/NaoIrJV  
*1b0IQ$g  
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: O3slYd&V  
hr'?#K  
!}U3{L-  
x7l}u`N4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 75R4[C6T  
og+Vrd  
.*YOyK3H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h \`(  
O\yYCi(  
UBQtD|m\  
MMaS  
二. 战前分析 .':17 $c`H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c"`HKfL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uW[AnQ1w  
Z9% u,Cb  
OH n~DL2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :Zq?V`+M  
  /* --------------------------------------------- */ 5)k/ 4l '  
vector < int *> vp( 10 ); L!/{Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [.$%ti*!  
/* --------------------------------------------- */ {#z47Rz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]+qd|}^  
/* --------------------------------------------- */ g_tEUaiK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IWN18aaL?  
  /* --------------------------------------------- */ S$wC{7?f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VOATza`  
/* --------------------------------------------- */ A9DFZZ0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); at*DYZBjDB  
C$ at9=(E6  
'5T:*Yh  
>c:nr&yP  
看了之后,我们可以思考一些问题: HH(2  
1._1, _2是什么? r_'];  
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。 1T~`$zS7  
2._1 = 1是在做什么? 4^Ks!S>K{8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 BUh(pS:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1,Pg^Xu  
g;o5m}  
TK> ~)hc}  
三. 动工 cqZ lpm$c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7I(QTc)*  
c(3idO*R)  
2"Unk\Y  
jgpF+V-n$  
template < typename T > t?weD{O  
class assignment B=_5gZ4Y  
  { e *D,2>o  
T value; Vn/FW?d7  
public : |N^8zo :  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;uZq_^?:9&  
template < typename T2 > B~< bc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rO1N@kd/  
} ; DYZk1  
7Fa1utV I  
5wvh @Sc\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cUi6 On1C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hG9Mp!d91  
h;cw=G  
Ve"M8-{oKk  
] TZ/=Id  
  class holder (h@~0S  
  { K"Irg.  
public : .k!2{A  
template < typename T > a*_" nI&lr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dt<P6pK-  
  { $9Xn.,W  
  return assignment < T > (t); 6k37RpgH  
} {ueDwnZ  
} ; URr{J}5  
2'ws@U}lR  
YZ->ep}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: raP9rEs  
e]:(.Wb- 9  
  static holder _1; +- hfl/$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -7I %^u  
6LT.ng  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bSTTr<W  
而不用手动写一个函数对象。 z=rSb4"W  
>8`;SEnv  
`Z2-<:]6&a  
,;h}<("q  
四. 问题分析 X4bZ4U*  
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。 ?*QL;[n1  
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。 U'}[:h~)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 leXdxpc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [F27i#'I]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4 `}6W>*R  
niPqzi  
五. 问题1:一致性 3XUie;*`  
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?| -BrJ5]T>*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N;cSR\Ng  
A;;OGJ,!\  
struct holder CT=5V@_u\  
  { 2.a{,d  
  // #Y'ub 5s  
  template < typename T > d&DQ8Gm ^  
T &   operator ()( const T & r) const Hv =7+O$  
  { #J$z0%P  
  return (T & )r; |A)a ='Ap  
} [Z]CBEE  
} ; ~.S/<:`U  
T<0V ^B7  
这样的话assignment也必须相应改动: kh"APxQ79  
D<^K7tJui  
template < typename Left, typename Right > EuD$^#  
class assignment #6 $WuIG  
  { \Dx)P[Ur  
Left l; v@:m8Y(t  
Right r; +DSZ(Zb4qY  
public : pf&SIG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xwijCFI*  
template < typename T2 > "(;t`,F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XE:bYzH  
} ; j|r$ ! gV  
'81WogH:  
同时,holder的operator=也需要改动: "!o|^nN,  
S"Ag7i  
template < typename T > n1y*`5!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  1W>0  
  { R+=Xr<`%U|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l27J  
} %/K;!'7  
Mbxrj~ue  
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。 TzV~I\a|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iB{l:  
Vf$q3X  
return l(rhs) = r; "Qe2U(Un  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [g lhru=+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3=^B &AB  
5e c T.  
template < typename Tp > 6"o@d8>v  
class constant_t ru*}lDJ  
  { ]~'pYOB  
  const Tp t; +tv"j;z  
public : SiT5QJe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ].x`Fq3  
template < typename T > q{Gf@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IOH6h=  
  { ^ Mq8jw(2  
  return t; JjBlje  
} =K6{AmG$  
} ; YM +4:P2  
D^H4]7wG@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5S%#3YHY2  
下面就可以修改holder的operator=了 }vX/55  
^cI RP  
template < typename T > @9h6D<?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [F^j(qTR  
  { e:iqv?2t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J<ZG&m362p  
} RV6|sN[x>  
yJHFo[wGMJ  
同时也要修改assignment的operator() (!diPwcv  
,mD{4 >7  
template < typename T2 > (fC U+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h_xzqElZu  
现在代码看起来就很一致了。 MZ <BCRB  
(L7%V !  
六. 问题2:链式操作 +C`zI~8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R"{oj]d;$F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,) 3Eog\-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ZTi KU)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 J]$]zD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^$J.l+<hy  
[kPF Jf  
template < typename T > kBJx`tjtp  
struct result_1 )E=~ _`XO  
  { #9@UzfZAwT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -f%J_`  
} ; t;)`+K#1:  
,gn**E  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~5wT|d  
690;\O '  
template < typename T > :3By7BZgj  
struct   ref 'FmnlC1  
  { 6kHb*L Je  
typedef T & reference; e4Jx%v?_P  
} ; FDIOST !  
template < typename T > Gbc2\A\  
struct   ref < T &> [|oOP$u  
  { JCZ5q9b  
typedef T & reference; kk7M$)>d  
} ; E'F87P^>  
4j-%I7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }Uunlz<  
LE4P$%>H  
template < typename T > tLe"i>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]MV=@T^8#  
  { bRK[u\,  
  return l(t) = r(t); 0z=^_Fb  
} rn%q*_3-o  
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。 WRfhxl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3^p;'7x  
]ZM-c~nL  
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 ./E<v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u75(\<{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >iFi~)i_4y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GF^ ?#Jh  
最后的布局是: :,FI 6`  
                Add M07==R7  
              /   \ >Gi* BB  
            Divide   5 }1pG0V4  
            /   \ #)EVi7UP  
          _1     3 {,zn#hU.R  
似乎一切都解决了?不。 PitDk 1T  
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。 {qPu }?0  
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。 2W vf[2Xw  
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: }|(v0]  
X,i^OM_  
template < typename Right > xC.Tipn>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zT"W(3  
Right & rt) const x"n)y1y  
  { /&g~*AL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]R8JBnA  
} 7q|51rZz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8d*W7>rq  
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。 g0-J8&?X  
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。 |GnqfD  
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。 {{ /-v3n  
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。 1JSKK.LuJV  
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? 8+OcM ;0  
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: c:sk1I,d~^  
>Yt+LdG!-  
template < class Action > g~Agy  
class picker : public Action ,)7y? *D}  
  { C9%2}E3Z$)  
public : P`!31P#]L  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  ~xV|<;  
  // all the operator overloaded *HXx;:  
} ; f%5 s8)  
? _Y2'O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  Vq K/GWg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !_#2$J*s^D  
 /DN!"  
template < typename Right > 9a lMC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;ZowC#j  
  { &WAJ;7f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %P tdFz$  
} ]9/{  
15tT%TC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M~t;&po  
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。 m*Q*{M_e  
bf1EMai"  
template < typename T >   struct picker_maker "fX9bh^  
  { P gK> Z,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (n3MbVi3LU  
} ; mj9r#v3.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > No G`J$D  
  { DQRr(r~2Kj  
typedef picker < T > result; w,v~  
} ; 9$oU6#U,h  
+1Ua`3dWN_  
下面总的结构就有了: pXv@ QD#!  
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。 i#W0  
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。 'k(aZ"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UpIt"+d2&  
至此链式操作完美实现。 yCLDJ%8  
|#_`aT"  
/agX! E4s  
七. 问题3 l!^+Xeg~  
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。 H|i39XV  
J_ S]jE{  
template < typename T1, typename T2 > 3ZEV*=+T5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I!OV+utF  
  { OD\F*Ry~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1hnw+T<<W  
} xU_Dg56z'&  
~Dz`O"X3  
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: FSn&N2[D  
ui$JQ_P  
template < typename T1, typename T2 > ?YTngIa  
struct result_2 H^N 5yOj/  
  { j9G1  _  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GN%|'eU  
} ; 38Bh9>c3  
DsZBhjCB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a= *qsgPGL  
这个差事就留给了holder自己。 pk,]yi,ZF  
    ,]UCq?YW)T  
3Sb'){.MT+  
template < int Order > f R?Xq@c  
class holder; N 2\lBi  
template <> bO2s'!x  
class holder < 1 > ohPCYt  
  { q V +gQ  
public : D3BT>zTGK  
template < typename T > ?6=u[))M&  
  struct result_1 rbw5.NU  
  { v Ol<  
  typedef T & result; ~p0M|  
} ; bm:"&U*tu'  
template < typename T1, typename T2 > sa26u`?  
  struct result_2 1>"[b8a/  
  { jjLwHJ  
  typedef T1 & result; sWc_,[b  
} ; QFS5PZ  
template < typename T > d|RqS`h ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wQV[ZfU^h  
  { eumpNF%$  
  return (T & )r; ySEhi_)9^  
} Xi~%,~  
template < typename T1, typename T2 > ;&N=t64"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vL,:Yn@b  
  { &+v!mw>  
  return (T1 & )r1; Xbp~cn  
} X/l{E4Ex  
} ; 3r]:k) J  
~Os1ir.  
template <> SL O~   
class holder < 2 > `f~\d.*U  
  { QxaW x  
public : {hmC=j  
template < typename T > h/a|-V}m&  
  struct result_1 -~'{WSJ  
  { #rkz:ir4  
  typedef T & result; 2Vn~o_ga  
} ; +=Q/'g   
template < typename T1, typename T2 > |\W9$V  
  struct result_2 +Kz baBK  
  { `,O#r0m  
  typedef T2 & result; c6@7>PM  
} ; qlJzXq{|`  
template < typename T > (WISf}[l;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z9B" "ws  
  { bkvm-$/  
  return (T & )r; ..5rW0lr  
} (&)PlIi7  
template < typename T1, typename T2 > 8w Xnc%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WX9ABh&5  
  { -xXz}2S4  
  return (T2 & )r2; m@Vz42g~+  
} @*VfG CQ(  
} ; ;;#_[Zl  
nH=8I~jp  
@g{FNXY$m  
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> >。 3iI 4yg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BM,]Wjfdj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %]m/fo4b  
Ww[Xqmg  
return l(i, j) = r(i, j); A./ VO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `v|w&ty*  
m'b9 f6  
  return ( int & )i; MN.h,^b  
  return ( int & )j; Ddr.kXIpo  
最后执行i = j; 2.>WR~ \  
可见,参数被正确的选择了。 Sz_{#-  
y_7lSo8<  
QQPT=_P]  
Mkj`  
|K(2_Wp  
八. 中期总结 |g@n'^]  
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: vo]!IY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `;7eu=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6Bop8B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  `u 't  
s IE2a0+  
!*tV[0 i2  
'<JNS8h  
D["~G v  
ye-EJDZN  
九. 简化 U $2"ZyFii  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 DT Cwf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \{8?HjJEM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e}u68|\EC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1LK`    
  +-*/&|^等 EDA%qNd]j  
2. 返回引用。 z[0+9=<Y  
  =,各种复合赋值等 <0w"$.K#3  
3. 返回固定类型。 cR *5iqA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2:6W_[7l!  
4. 原样返回。 <y}9Twdy  
  operator, l 10p'9 n  
5. 返回解引用的类型。 0'QX*xfa>  
  operator*(单目) F+m%PVW:  
6. 返回地址。 O?=YY@j  
  operator&(单目) D"z3SLFW{  
7. 下表访问返回类型。 O)jpnNz  
  operator[] R[ #vFQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X9-WU\?UC  
  operator<<和operator>> nqFJNK]a  
){I0  
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。 7'~O ai~r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4m:D8&D_M  
^7Hwpn7E  
template < typename Left > kF@Z4MB}yr  
struct value_return VL?sfG0  
  { Mjon++>Z  
template < typename T > $1E'0M`  
  struct result_1 <3)k M&.B  
  { sP'U9l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sk6B>O<:  
} ; fFNs cY<4w  
X3dXRDB'  
template < typename T1, typename T2 > 9zL(PkC%\  
  struct result_2 E xls_oSp  
  { _u{z$;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3T= ?!|e  
} ; ;(3!#4`q(]  
} ; )z^NJ'v4(  
K7-z.WTUR  
8)o%0#;0B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hE;|VSdo  
cp)BPg  
下面我们来剥离functor中的operator() */6lyODf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Dx5X6t9=  
+e87/\5  
return l(t) op r(t) 4aGVIQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $VxKv7:  
return op l(t) nf0]<x2  
return op l(t1, t2) \V_ Tc`  
return l(t) op hjgB[ &U>  
return l(t1, t2) op  W<@9ndvH  
return l(t)[r(t)] +Zg@X.z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KPrH1 [VU  
_qO'(DKylC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5<>"d :9  
单目: return f(l(t), r(t)); t+ vz=`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A`:a T{j  
双目: return f(l(t)); (UB?UJc  
return f(l(t1, t2)); }|OwUdE!R9  
下面就是f的实现,以operator/为例 S0' ACt`  
S aH':UN  
struct meta_divide "}x%5/(  
  { &~a S24c  
template < typename T1, typename T2 > `x]`<kS;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *6bO2LO"  
  { } 3}H}  
  return t1 / t2; Fy$f`w_H@  
} ~JS BZ@  
} ; h5Ee*D e  
>i_ #q$o  
这个工作可以让宏来做: x^7 9s_h5  
DS1{~_>nFu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]SmN}Iq1  
template < typename T1, typename T2 > \ Miz?t*|{[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;O7Vl5R  
以后可以直接用 `k6ZAOQtX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .Im=-#EN  
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 "U-dw%b}b  
(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。。。) }0Ie Kpu5  
*>h|<|T'  
SU5O+;{`'  
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 G1fC'6$3  
cN-$;Ent  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^D76_'{  
class unary_op : public Rettype hS1I ;*t  
  { UDT\Xc  
    Left l; f~10 i D  
public : bE;c&g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )|=4H>?%  
ek"U q RY  
template < typename T > }/lyrjV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P-/"sD  
      { bXi!_'z$  
      return FuncType::execute(l(t)); P~M[i9 V  
    } 1,(WS F  
PX*}.L *x  
    template < typename T1, typename T2 > 1\a.o[g3e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W\2 ']7}e  
      { 7$*X   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :,ucJ|  
    } #g/m^8n?s  
} ; \10KIAQ  
Z(XohWe2  
-wT!g;v;%  
同样还可以申明一个binary_op ` {qt4zd0  
jU-aa+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %Gl1Qi+Po_  
class binary_op : public Rettype PIAE6,*  
  { nMK$&h,{  
    Left l; k1.%ZZMM  
Right r; c'>_JlG~  
public : x"n++j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #W&o]FAA3y  
O7CW#F  
template < typename T > *M)M!jTv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }K5okxio  
      { I^nDO\m <  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f92z/5%V  
    } S1[, al  
wB bCGU  
    template < typename T1, typename T2 > ]q~bi<E9W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n@L@pgo%~  
      { Qvty;2$o@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  T  5F)  
    } %fnG v\uI  
} ; Y1ks'=c>  
W*Si"s2  
jfiUf1Mj  
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 B 6z 'Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /Kh,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0'HQ=pP  
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。 ah%Ws#&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <DP8a<{{  
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。。。 $ x:N/mMu`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `8S3Y  
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) YS#*#!ZMn?  
下面是修改过的unary_op )Gm9x]SVl  
j XH9P q4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3FtL<7B '.  
class unary_op  \_  
  { 3vKTCHbk9  
Left l; v2I? 5?j  
  |RXQ_|  
public : _!E&%=f  
)o<^6Ic%7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E#\Oe_eq~N  
sQJGwZ 7  
template < typename T > m8;w7S7,j~  
  struct result_1 |Iwglb!k  
  { T-#4hY`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `/Rqt+C  
} ; x. #E3xI  
$4^SWT.  
template < typename T1, typename T2 > %ioVNbrR7  
  struct result_2 S@Rd>4  
  { 0QT:@v2R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j!w{  
} ; Gx8!AmeX  
}W'4(V;:  
template < typename T1, typename T2 > ,<* I5:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f9 \$,7F  
  { YrJUs]A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Iqy"MQuq  
} pr,,E[  
)A xD|A  
template < typename T > I/XSW#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FuBt`H  
  { v7SYWO#  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1*yxSU@uY  
} e6>G8d  
SDC'S]{ew  
} ; N[e,%heR  
5 ty2e`~K  
W;yc)JB   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Eamt_/LKf  
好啦,现在才真正完美了。 lKw-C[  
现在在picker里面就可以这么添加了: B ,cFvS  
e.skE>&  
template < typename Right > |$b8(g$s)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y]0O"X-G  
  { x};~8lGT>t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >x JzV  
} ~1%*w*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 IJ&Lk=2E]  
DtFHh/X  
L7Hv)  
v@soS1V!  
A1INaL  
十. bind = V2Rq(jH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 KCW2 UyE]  
先来分析一下一段例子 uQKQC?w  
OemY'M? ZQ  
5, ,~k=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |y[I!JdR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V:Gy pY)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A4!X{qUT-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6{buel(|e  
我们来写个简单的。 Wu^Rv-xA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X2@Ef2EkM  
对于函数对象类的版本: 3fhY+$tq  
fwv^dEe  
template < typename Func > aL4^ po  
struct functor_trait  ce9P-}d  
  { xy7A^7Li  
typedef typename Func::result_type result_type; *: @KpYWx"  
} ; n82tZpn  
对于无参数函数的版本: zPa2fS8  
~c35Y9-5  
template < typename Ret > JI[8n$pr]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -0d9,,c  
  { eO <N/?t  
typedef Ret result_type; S(Afo`  
} ; |E7 J5ha  
对于单参数函数的版本: qC> tni%  
ZK8)FmT_<O  
template < typename Ret, typename V1 > ]JjS$VMauX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X|T|iB,vT  
  { !xfDWbvHV  
typedef Ret result_type; #\w N2`" W  
} ; \jwG*a  
对于双参数函数的版本: 1H-Y3G>jN  
U L $!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q3 8+`EhLA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UeO/<ml3>J  
  { VKDOM0{V  
typedef Ret result_type; P}}G9^  
} ; 9?H$0xZV  
等等。。。 SYY x>1;8`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #QoWneZ  
Wp>t\S~N  
template < typename Func > 'vd&r@N  
struct func_return |@u2/U9  
  { =O }^2OARo  
template < typename T > s#s">hMrI  
  struct result_1 %6320 x  
  { %NrH\v{7Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xe %J{  
} ; IQPu%n{0v  
C8|V?bL  
template < typename T1, typename T2 > |@X^_L.!  
  struct result_2 7H Dc]&z  
  { HLW_Y|QaFo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'z. GAR  
} ; ^~H{I_Y  
} ; @KTuG ?.  
!FL"L 9   
;#85 _/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ojy^ A  
i wgt\ux.  
template < typename Func, typename aPicker > e,xL~P{|  
class binder_1 FMVAXOO  
  { lV$JCNe  
Func fn; LS[o7!T(  
aPicker pk; \#HW.5  
public : ,a{85HLr]  
rkjnw@x\  
template < typename T > Wk0E7Pr  
  struct result_1 !i;6!w  
  { ']1n?K=A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IE`3I#v  
} ; r%.k,FzGZY  
0V1GX~2  
template < typename T1, typename T2 > TmG);B}  
  struct result_2 t(#9.b`W)  
  { 2t\0vV2)/O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Arf!W-QG  
} ; &>zH.6%$  
]@#9B>v=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |fgUW.  
Y)1/f EM  
template < typename T > )%K<pIk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F@u7Oel@m  
  { )q=F_:$  
  return fn(pk(t)); _eKO:Y[e  
} pN[WYM?[  
template < typename T1, typename T2 > 9r?Z'~,Za  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bTum|GWf  
  { #dZs[R7h  
  return fn(pk(t1, t2)); 1C<cwd;9  
} Te-p0x?G.  
} ; n5$#M  
4H#-2LV`  
x(Bt[=,K3  
一目了然不是么? 62sl6WWS3  
最后实现bind PQ 4mNjXN  
AM}2=Ip  
;ek*2Lh  
template < typename Func, typename aPicker > Y :!L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2`4m"DtA  
  { Oh! {E5!)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [[$C tqLg  
}  gHe:o`  
\V>5)R n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N{v)pu.  
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。 =LaEEL  
TF8#I28AD  
十一. phoenix ^p3 GT6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "W7|Xp  
]>X_E%`G<b  
for_each(v.begin(), v.end(), _9h$8(wjn  
( [J,.?'V  
do_ (DiduSJ  
[ ?@'&<o0p#  
  cout << _1 <<   " , " aD: #AmbJ  
] >&(#p@#  
.while_( -- _1), O52 /fGt  
cout << var( " \n " ) g6,DBkv2  
) |[.-pA^  
); 8%9 C<+.R  
/.SG? 5t4  
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: MKBDWLCB  
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 c2P}P* _  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JXc.?{LL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3uuIISK  
m{Q #f\<  
;xwcK-A  
template < typename Cond, typename Actor > $XF$ n#ua  
class do_while PT~htG<Fw  
  { pkn^K+<n,  
Cond cd; /7UvV60  
Actor act; iXMJ1\!q\|  
public : L I<S  
template < typename T > 9+@h2"|N4*  
  struct result_1 gQeQy  
  { 4m0^ N  
  typedef int result_type; ,31 ? Aa  
} ; 83vMj$P  
hN3FH# YO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r)^sHpK:`  
: B^"V\WE  
template < typename T > |&#N&t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0-Mzb{n5  
  { '9}&@;-_  
  do i7#4&r  
    { DPI[~  
  act(t); zZ%[SW&vC  
  } tj13!Cc}e`  
  while (cd(t)); ,:t,$A  
  return   0 ; Z*k(Q5&U  
} k'o[iKlu  
} ; (ghI$oH  
1B;2 ~2X  
RcYUO*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R l ]x:  
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。 IJ Jp5[w  
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。 E{\CE1*  
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。 gc A:Q4  
下面就是产生这个functor的类: `]KX`xGK  
"9caoPI0~  
AT&K>NG  
template < typename Actor > eAlOMSL\  
class do_while_actor @62,.\F  
  { G Aj%o]}u  
Actor act; Blxa0&3  
public : od)TQSo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &s".hP6  
3x;UAi+&  
template < typename Cond > cUR :a @  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~(R=3  
} ; 5 bI :xL}  
So 1TH%  
`58%&3lp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yz/Blh%V  
最后,是那个do_ ^\ [p6>  
.y s_'F-]0  
[.}qi[=n  
class do_while_invoker 1$0Kvvg[  
  { +pR,BjY  
public : x9 > ho  
template < typename Actor > GB$`b'x@S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _KM? ?&  
  { }B-$}  
  return do_while_actor < Actor > (act); lUu0AZQmG  
} ;^ME  
} do_; NVMn7H}>  
w % Hj'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M@.l# [@U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q5ASN"_  
最后来说说怎么处理break和continue Q4cCg7|0  
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。 :+"4_f0  
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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