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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H&X:!xa5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F>dwLbnb  
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, :N@U[Wx0A  
%bP~wl~  
`c"4PU^  
Yb[n{.%/g  
  class filler d/{Q t  
  { \=!H2M  
public : 5`{vE4A]q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )O3jQ_q=  
} ; mG)8U{L  
b~_B [cf  
4:vTxNs&S  
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: $!G`D=  
] @X{dc  
Xb}!0k/{  
qy_%~c87  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o+<29o  
upypxC  
<jeh`g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X Orcygb2  
XRa(sXA3  
pW\z\o/2  
-bypuMQ-p  
二. 战前分析 *URdd,){i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 eZg$AOpU  
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 EeCFII  
iTh xVD  
H]s4% 9T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #?9 Q{0e  
  /* --------------------------------------------- */ <uZPqi||  
vector < int *> vp( 10 ); !@u&{"{`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a3q\<"|  
/* --------------------------------------------- */ ,"Tjpdf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y%4 Gp  
/* --------------------------------------------- */ RqXi1<6j#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]pnYvXf>!  
  /* --------------------------------------------- */ v ~"Ef_`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |rMq;Rgu?  
/* --------------------------------------------- */ n)#Lh 7X"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @\)fzubu  
! k,<|8(0  
R<_?W#$j  
vMhYpt?7\  
看了之后,我们可以思考一些问题: :BZMnCfA  
1._1, _2是什么? R2w`Y5#`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ik j=`,a2B  
2._1 = 1是在做什么? iZQ\ m0Zc  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 mDfwn7f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~%s}S  
QY@u}&m%o  
LM:)j:gS6  
三. 动工 d$K=c1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I"1CgKYK^+  
XA1f' Kk  
J A`H@qE  
f&ytK  
template < typename T > =}v ;1m  
class assignment h* s`^W3  
  { :uo[&&c  
T value; EKuSnlTXba  
public :  %[`a  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3_W{T@T  
template < typename T2 > ]>D)#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~:[!Uyp0b  
} ; Seda}  
:a.0he s  
$n-Af0tK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @9 )}cg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mb\h^cKaq  
]#zZWg zv  
e.l!3xY2'  
F$Q04Qw  
  class holder RN[]Jt#6  
  { 4T`&Sl  
public : }c% pH{ HI  
template < typename T > +8AvTSgX%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \D?:J3H*]  
  { ~*}$>@f{[X  
  return assignment < T > (t); #~k[6YR 0  
} \iru7'S  
} ; :)IV!_>'d  
(a.1M8v+Sg  
)eYDQA>J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ewnfeg1  
rbyY8 bX  
  static holder _1; "MnSJ 2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /v#)f-N%zs  
h^oH^moq<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #. ct5  
而不用手动写一个函数对象。 }ptMjT{9  
LjaGyj>)  
UTCzHh1  
q[ d)e6  
四. 问题分析 _D,eyP9P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +xp]:h|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y-B=W]E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *C6D3y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 51by  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~W03{9(Vp8  
6|!NLwa  
五. 问题1:一致性 {38\vX,I(w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| XErUS80  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?Elg?)os  
e1/sqXWo  
struct holder n ~,t QV  
  { + E5=$`  
  // h*w6/ZL1  
  template < typename T > T3N"CUk  
T &   operator ()( const T & r) const zO~9zlik  
  { +e P.s_t  
  return (T & )r; por/^=e{Y  
} qX#MV>1  
} ; s_ bR]G  
dqc1 q:k?$  
这样的话assignment也必须相应改动: w? LrJ37u  
*:hy Y!x  
template < typename Left, typename Right > `rb>K  
class assignment 4(cJ^]wb^  
  { g "hJ{{<  
Left l; vl:J40Kfn  
Right r; 'bu)M1OLi  
public : >t  <pFh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &@v<nO-  
template < typename T2 > t'1Y@e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O#eZ<hN V  
} ; 9V 0}d2d  
N|:'XwL  
同时,holder的operator=也需要改动: 0CAa^Q^w  
qpp/8M  
template < typename T > $t/rOo9cV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9&Ne+MY^%  
  { d]wD[]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 86qI   
} PmX2[7  
'#\1uXM1U?  
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。 h<6UC%'ac  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2/7_;_#vJ%  
h7yqk4'Lq  
return l(rhs) = r; Ev9 >@~^  
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。 }-DE`c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: izZ=d5+K  
D'_Bz8H!p  
template < typename Tp > h|;qG)f^  
class constant_t {i [y9  
  { %.HJK  
  const Tp t; ~DF:lqwWP  
public : TNwK da+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gTf|^?vd  
template < typename T > oPQtGl p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @T-p2#&  
  { `>lzlEhKV  
  return t; ,0N94pKy  
} +T{'V^  
} ; </"4 zD|  
 $_;e>*+x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )?aaBaN$  
下面就可以修改holder的operator=了 C$yq\C+I  
1zxq^BI  
template < typename T > Uh6 '$0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1B=>_3_  
  { O;9?(:_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ExBUpDQc  
} u1^wDc*xg  
{QAv~S>4  
同时也要修改assignment的operator() mpw~hW0-  
ZWUP^V  
template < typename T2 > ^jE8+h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W"q@Qa`Bm  
现在代码看起来就很一致了。 ^K(^I*q  
pB:$lS  
六. 问题2:链式操作 OO) ~HV4\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p#P~Q/;  
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。 #Pk$L+C  
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。 YDJ4c;37  
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。 nIk$7rGLB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V$`Gwr]|n  
U(>4s]O6  
template < typename T > 6IcNZ!j98  
struct result_1 cre;P5^E  
  { *e>]~Z,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7[#yu2  
} ; A^\.Z4=d"  
4u;9J*r4  
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: Kv&g5&N,  
YIRZ+H<Q  
template < typename T > (N-RIk73/O  
struct   ref 13k !'P  
  { !^oV #  
typedef T & reference; g|X;ahTT  
} ; friWW ^  
template < typename T > 1c4/}3*  
struct   ref < T &> k%c{ETdE  
  { dUrElXbXd  
typedef T & reference; ;|T!#@j  
} ; &)d$t'7p  
BR`ygrfe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f|7\DeY9U  
ZUm?*.g\^  
template < typename T > 9m2, qr|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M9\#Aq&\i  
  { }|OaL*|u  
  return l(t) = r(t); '@|_OmcY  
} 1$/MrPT(b  
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。 &F *' B|n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zET^T5>:  
B(g_Gm<  
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 Q#I"_G&{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %M F;`;1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K7knK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  fE f_F r  
最后的布局是: \W5O&G-C  
                Add JCx WWre  
              /   \ } p FQRSOZ  
            Divide   5 .T<= z  
            /   \ 3981ie  
          _1     3 {6;9b-a]  
似乎一切都解决了?不。 `_I@i]i^  
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。 Qf M zF  
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。 OVzt\V*+%W  
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: e~%  ;K4  
!)"%),>}o  
template < typename Right > RcG0 8p.)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -H^oXeN  
Right & rt) const E907fX[R~  
  { Ix@&$!'k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e1(Q(3  
} /-_=nf}w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x5`br.b  
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。 H`bSYjgM!  
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。 K%<j=c  
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。 g6@Fp7T  
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。 c .3ZXqpI;  
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? G@FI0\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: oBQ#eW aY  
$E<Esf$  
template < class Action > fqX"Lus `=  
class picker : public Action y.5/?{GL  
  { 00I}o%akO  
public : Ars687WB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s4Sd>D 7  
  // all the operator overloaded ^'CPM6J  
} ; Xp\/YJOibd  
<?-YTY|  
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。 w{[=l6L m  
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: 4%4avEa"w  
(fNUj4[  
template < typename Right > 1_fZm+oW!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;{ i'#rn{  
  { 0nn okN^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YBYZ=,"d  
} K 8n4oz#z  
t*z~5_/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'E/*d2CDM(  
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。 0iULCK  
Y$N)^=7  
template < typename T >   struct picker_maker ^4r73ak/):  
  { B]m@:|Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4c oJRqf=  
} ; 0&qr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GoA4f3  
  { yKYUsp  
typedef picker < T > result; rG#Z=*b%  
} ; Nx{$}  
ju}fL<<e  
下面总的结构就有了: <VD8bTk  
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。 5MFxo63  
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。 mRB   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xe7O/',pa=  
至此链式操作完美实现。 I1[g&9,  
X;<BzA!H  
,Y 3W?  
七. 问题3 +!QJTn"3  
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。 $0bjKy  
6KD `oUx  
template < typename T1, typename T2 > -':Y\:W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hzrtlet  
  { [: xiZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +/#Ei'do  
} >=]'hyn]]  
C6O8RHg  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ??n*2s@t  
 O+%WR  
template < typename T1, typename T2 > W@y J AQ  
struct result_2 c/B'jPt  
  { N`)$[&NG]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b-3*Nl_%  
} ; 8G5Da|\  
zBO(`=|  
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? [((;+B  
这个差事就留给了holder自己。 J=pztASt  
    i)#s.6.D>  
lKEkXO  
template < int Order > ;7N Z<k  
class holder; AuR$g7z  
template <> C3G)'\yL  
class holder < 1 > {R/C0-Q^^  
  { ix#epuN  
public : kdb(I@6  
template < typename T > F4<O2!V  
  struct result_1 yLsz8j-QJ  
  { V5p= mmnA,  
  typedef T & result; :>p8zG  
} ; 3Tn)Z1o  
template < typename T1, typename T2 > 5 H#W[^s"  
  struct result_2 YeF1C/'hy  
  { GTHkY*  
  typedef T1 & result; 0afei4i~N  
} ; a0Ik`8^`  
template < typename T > ,gL9?Wz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1? FrJ6 V  
  { s7oT G!  
  return (T & )r; PjN =k;  
} +7t6k7]c  
template < typename T1, typename T2 > "5eNLqt^q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6U^\{<h_c  
  { qF 9NQ;  
  return (T1 & )r1; k</%YKk  
} s?ko?qN(  
} ; $T :un.TM  
g;ZxvR)ZJk  
template <> ICAH G7,  
class holder < 2 > Me6+~"am/  
  { lN9=TxH1(;  
public : ~+Z{Q25R  
template < typename T > 1heS*Fwn'  
  struct result_1 "B_K XL  
  { cUDoN`fSl,  
  typedef T & result; ho>k$s?  
} ; QdLYCR4f  
template < typename T1, typename T2 > VXR]"W=  
  struct result_2 %lg=YGLQB  
  { }E`dZW*!!  
  typedef T2 & result; G;f/Tch  
} ; ' oF xR003  
template < typename T > 8ssJ<LP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c\% r38  
  { tK k#LWB  
  return (T & )r; ?BhMjsy.  
} P>9aI/d9  
template < typename T1, typename T2 > W cC?8X2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JWA@+u*k  
  { `# sTmC)  
  return (T2 & )r2; F4Y @ B  
} ",{ibh)g$`  
} ; o[E_Ge}g8  
<(vCiH9~P  
1xv8gC:6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jYiv'6z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vSonkJ_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jk0r&t7  
.rPn5D Y  
return l(i, j) = r(i, j); wO2_DyMm@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nYbhy} y  
aTf`BG{kw  
  return ( int & )i; "TH6o: x  
  return ( int & )j; Bo5ZZY  
最后执行i = j; 8( b tZt  
可见,参数被正确的选择了。 z"*/mP2  
c$wsH25KH8  
 r[?1  
h[Gg}N!  
^[15&T5  
八. 中期总结 WoxwEi1~0  
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: 0j C3fT!n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M`6y@<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h5yzwj:C?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %7O?JI [  
A{B/lX)  
w>b-} t  
JJRK7\~$  
g R nOd  
kp\\"+,VC  
九. 简化  ["}rk  
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。 T)\"Xj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k? Xc  
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: 3OM2Y_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W-/}q0h  
  +-*/&|^等 vd6l7"0/  
2. 返回引用。 vf4{$Oag  
  =,各种复合赋值等 Q]o C47(  
3. 返回固定类型。 ItVugI(^ C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $H$j-)\D  
4. 原样返回。 -|rLs$V1r  
  operator, hVUP4 A  
5. 返回解引用的类型。 `-3o+ID\  
  operator*(单目) -X+H2G  
6. 返回地址。 wb Iq&>p  
  operator&(单目) kF>o.uSV  
7. 下表访问返回类型。 $wYFEz  
  operator[] >hH0Q5aL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,ZS6jZ  
  operator<<和operator>> !a$ D4(`v  
2Hum!p:1  
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。 $4MrP$4TI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @Tfl>/%  
>c-fI$]  
template < typename Left > E\;ikX&1  
struct value_return +/D>|loRC  
  { >3u ]OSb  
template < typename T > Dz./w  
  struct result_1 Q?AmOo-a  
  { N$[$;Fm:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lg pW@g  
} ; _bD/D!|  
~afg)[(  
template < typename T1, typename T2 > ddVa.0Z!<  
  struct result_2 G^"Vo x4  
  { KN"S?i]X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T;L>P[hNn  
} ; wM_c48|d  
} ; hXGwP4  
/*Qq[C  
XlI!{qj|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OiDhJ  
8>/Q1(q0  
下面我们来剥离functor中的operator() #P#-xz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b|z g<  
Z!0]/mCE8  
return l(t) op r(t) "7>>I D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f&D]anf33  
return op l(t) 8}w6z7e|{  
return op l(t1, t2) w:' dhr':  
return l(t) op Ap{}^  
return l(t1, t2) op mJB2)^33a  
return l(t)[r(t)]  fI\9\x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^`f*'Z  
%<8nF5  
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: 1009ES7*  
单目: return f(l(t), r(t));  'Pvm8t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Wi{lt  
双目: return f(l(t)); a^5^gId5l!  
return f(l(t1, t2)); A[WV'!A,  
下面就是f的实现,以operator/为例 |#l=  
Z>)][pL  
struct meta_divide )6~1 ^tD  
  { j]0^y}5f+s  
template < typename T1, typename T2 > 7m#[!%D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7j7e61 Ax  
  { | nJZie8m  
  return t1 / t2; ,@z4I0cTi\  
} 2FD=lR?6  
} ; ;O  0+,  
4lKVY<  
这个工作可以让宏来做: vILy>QS)  
x_|F|9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ":3 VJ(eY  
template < typename T1, typename T2 > \ r3rxC&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; drwgjLC+  
以后可以直接用 3\;27&~gV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W(fr<<hL  
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 l8K5k:XCU3  
(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。。。) 27ckdyQx  
X}P$emr7  
KNgH|5Pb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 EliTFxp  
Cc?TSZ8[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > clI*7j.4E#  
class unary_op : public Rettype g fU-"VpHE  
  { Ch )dLPz@  
    Left l; pS4&w8s  
public : +MK6zf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c^8o~K>w84  
+*oS((0s  
template < typename T > >Q,zNs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e7u^mJ  
      { ZV}X'qGaq  
      return FuncType::execute(l(t)); +D#Zn!P  
    } 8&"(WuZ@  
zq5'i!s !0  
    template < typename T1, typename T2 > z<gu00U7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  t4Z  
      { O?EB8RB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4\.V   
    } +&KQ28r  
} ; bshGS8O  
weMww,:^[  
?j7vZ}iRi  
同样还可以申明一个binary_op K7I&sS^x  
04!(okubyp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7:=5"ScV  
class binary_op : public Rettype O$`UCq  
  { l6[lJ0Y  
    Left l; \F,DA"K_  
Right r; }W)=@t  
public : IGX:H)&*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,(G%e  
f]~c)P Cs  
template < typename T > } wSi~^*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h!&sNzX  
      {  &K^MN d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `P+(&taT  
    }  0JRD  
T)7TyE|"2g  
    template < typename T1, typename T2 > 5H,G-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M ixwK,  
      { >zY \Llv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F)$K  
    } o?Sla_D   
} ; ;@ WV-bLe  
WKA'=,`v  
 H'RL62!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6*GjP ;S =  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mu_i$j$vvP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T#:F]=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vd#,DU=p!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2>S~I"o0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?3sT" r_d@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ")s!L"x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d_}a`H  
下面是修改过的unary_op HW=xvA+  
"C%!8`K{a*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cTZ)"^z!  
class unary_op b'>8ZIY  
  { ;i#LIHJ  
Left l; %IpSK 0<Sp  
  <2  
public : ?BCy J  
MBk"KF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #`GbHxd  
}wt%1v-10U  
template < typename T > <l\N|+7R  
  struct result_1 [UPNd!sy  
  { X=qS"O 1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o 6j"OZcv  
} ; Ri:p8  
TW`mxj_J2  
template < typename T1, typename T2 > 2]jPv0u  
  struct result_2 >L2*CV3p  
  { <D/al9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j~ym<-[{a  
} ; g"t^r3  
V*B0lI7`B  
template < typename T1, typename T2 > ` DCU>bt&R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  0V11#   
  { >?XbU}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); % mn />  
} rb_Z5T  
#!!AbuhzK{  
template < typename T > >.dHt\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4E"d/  
  { ='/Z;3jt]x  
  return OpClass::execute(lt(t)); \3NS>v[1  
} #-x@"+z  
":WYcaSi  
} ; *d*oS7  
|i)lh_iN  
5 Rz/Ri\c=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^JhFI*  
好啦,现在才真正完美了。 e&J3N  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9$tl00  
N2~$r pU3  
template < typename Right > 6c\DJD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :zL393(  
  { hjY0w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x72G^`Wv  
} ?M&4pO&Y  
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。 nlfPg-78B+  
~"mj;5Id  
NM L|"R;  
DA <ynBQ  
n85r^W  
十. bind RebTg1vGu  
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。 N^$9;CKP=  
先来分析一下一段例子 me./o(!?  
2,AaP*,  
D3?N<9g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qyj(L[KJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .w'vD/q;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R`He^  
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。 _@prmSc  
我们来写个简单的。 /_OOPt=G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $Xt;A&l2?  
对于函数对象类的版本: A^pW]r=Xtk  
W(k:Pl#  
template < typename Func > k/#M<z  
struct functor_trait ]V<"(?,K  
  { :o\5K2]:  
typedef typename Func::result_type result_type; B T7Id  
} ; Qq0O0U  
对于无参数函数的版本: E/"SU*Co  
`` -k{C#F  
template < typename Ret > ;QidDi_s>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IxP^i{/1?  
  { v' 0!=r  
typedef Ret result_type; :VFTVmr  
} ; b?k4InXh  
对于单参数函数的版本: #{>uC&jD  
I<`V_  
template < typename Ret, typename V1 > >ITEd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nO_!:6o".  
  { }N|\   
typedef Ret result_type; u{+!& 2}k  
} ; 6^ik|k|  
对于双参数函数的版本: DQ5W6W  
<3Fz>}V32  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J 9a $AU*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R9=K(pOT  
  { e`ex]py<C  
typedef Ret result_type; !w=,p.?V=  
} ; P!>g7X  
等等。。。 #11RLvDQd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $NCm;0\B|  
P CsK()  
template < typename Func > Cgo XZX  
struct func_return L<E/,IdE  
  { poY8 )2  
template < typename T > qL>v&Rd<  
  struct result_1 ' fl(N2t  
  { RO$*G jQd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ! OfO:L7-  
} ; paYz[Xq  
^?sSx!:bZ  
template < typename T1, typename T2 > vrO%XvXW  
  struct result_2 ]Da4.s*mW  
  { +U=KXv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s[Gswd  
} ; JilKZQmk  
} ; R25-/6_V>  
GDmv0V$6  
]gHLcr3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4L $};L  
fU` T\  
template < typename Func, typename aPicker > /'"R Mq  
class binder_1 pLJeajv)z  
  { |DGCdB|`G  
Func fn; :W%4*-FP  
aPicker pk; 7H?! RYrx  
public : Q6|@N~UeZ  
@aUZ#,(<  
template < typename T > 'y eh7oR  
  struct result_1 aLHrl6"  
  { oo'iwq-\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y0y+%H-  
} ; qAbd xd[  
-rRz@Cr  
template < typename T1, typename T2 > +ruj  
  struct result_2 Ss+F9J  
  { LiF.w:}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^Wk0*.wg  
} ; R1~7F{FW  
0pCDE s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m9k2h1  
pdy+h{]3  
template < typename T > Qv74?B@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H'']J9O  
  { Mi;Tn;3er  
  return fn(pk(t)); :g/{(#E@Z  
} >7W"giWP  
template < typename T1, typename T2 > 2t.fD@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TiTYs  
  { 5%#i79z&B  
  return fn(pk(t1, t2)); -/1d&  
}  @}Pw0vC  
} ; s?HsUD$b  
r@;$V_I  
%va[jJ  
一目了然不是么? U <|B7t4M  
最后实现bind "hfw9Qm  
: qr} M  
@!Y.935/0  
template < typename Func, typename aPicker > sAf9rZt*'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]KzJ u`O%G  
  { Mru~<:9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EyzY2>"^  
} [10$a(g\x  
T<_+3kw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &KLvr|  
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。 W0+u)gDDz  
E=3#TBd  
十一. phoenix \?[O,A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Jr|K>  
YALyZ.d  
for_each(v.begin(), v.end(), +)% ,G@-`  
( _%XbxP6rH  
do_ eNHpgj  
[ ;%M2x5  
  cout << _1 <<   " , " [ +yGDMLs  
] ,CN#co  
.while_( -- _1), x!Y(Y=i>  
cout << var( " \n " ) wbo{JQ  
) F1zT )wW  
); % 1OC#&  
hwc:@'  
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: 1mAUEQ!  
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 Al)lWD}j2g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oXvdR(Sb^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ik8|9m4/  
9$n+-GSK  
7O]J^H+7  
template < typename Cond, typename Actor > "Wxo[I  
class do_while 1*TXDo_T  
  { OA\vT${5  
Cond cd; %-T}s`Z  
Actor act; lK_ ~d_f  
public : &9S8al 8"  
template < typename T > tuX =o  
  struct result_1 `" i^'VL,  
  { EolE?g@l8  
  typedef int result_type; B!$V\Gs  
} ; cu) @P0I  
[%HYh7ua<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .dy#n`eP  
(K!M*d+  
template < typename T > )*"T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vf@S8H  
  { IS3e|o*]MP  
  do U]+b` m  
    { GG@iKL V  
  act(t); sDW"j\  
  } {Q}!NkF 1  
  while (cd(t)); "FD<^  
  return   0 ; _Ac/ir[,:  
} WK/b=p|#o  
} ; 7*R{u*/e  
DKe6?PG  
aUsul'e;M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7O;BS}Lv=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 3'|Uqf8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]?v?Qfh2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k^L#,:\&V  
下面就是产生这个functor的类: GLbc/qs  
Gsx^j?  
>eYU$/80  
template < typename Actor > U^vUdM"  
class do_while_actor )*q7pO\cty  
  { &<\4q  
Actor act; IBn'iE[>  
public : TyxU6<>4J4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [,.[gWA  
}[XB]Xf  
template < typename Cond > 5P5A,K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PEOM1oY)w  
} ; (**-"o]HH  
::^qy^n  
<DA{\'jJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w !=_  
最后,是那个do_ [u!p-  
0R2S@4%Y  
bn^mL~  
class do_while_invoker -N /8Ho  
  { }.fZy&_  
public : "t3uW6&  
template < typename Actor > 2ID*U d*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y@2vY[)3s  
  { #U\&i`  
  return do_while_actor < Actor > (act); Huc3|~9  
} _RA{SO  
} do_; j3sz*:  
>x|A7iWn{,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r_!{!i3B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LLXg  
最后来说说怎么处理break和continue Zpn*XG  
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。 Y&1!Z*OL;  
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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