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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g?|Z/eVJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SVZ@'X\[M  
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, G>:v1lde  
;F- mt(Y  
iVnMn1h  
*jQ$\|Y  
  class filler H!0m8LCnb  
  { Z&?4<-@6\p  
public : U/PNEGuQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }|/A &c  
} ; Z  #  
(Z @dz  
)H]L/n  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: i._RMl5zg  
Fs~*-R$  
x>mI$K(6M  
3n)Kzexh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8mmnnf{P  
4".I*ij  
,[ppETz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UAz^P6iQ`~  
u0<yGsEGD  
|AE{rvP{@  
D=vw0Q_3Y3  
二. 战前分析 #b&tNZ4!_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 pam9wfP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  |15!D  
I74Rw*fB  
h{_\ok C>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2o9B >f&g  
  /* --------------------------------------------- */ CG@Fn\J  
vector < int *> vp( 10 ); 49>b]f,Vc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4a& 8G  
/* --------------------------------------------- */ ^HR8.9^[1u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M]k Q{(  
/* --------------------------------------------- */ xMQ>,nZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); At[Q0'jkc  
  /* --------------------------------------------- */ |*w)]2B l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :zo5`[P  
/* --------------------------------------------- */ 1yz%ud-l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V:j^!*  
E<tR8='F  
Eo ^m; p5  
"(W;rl  
看了之后,我们可以思考一些问题: ha;fxM]  
1._1, _2是什么? +1yi{!j1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 L?;UcCB  
2._1 = 1是在做什么? Kyk{:UnI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G"m0[|XH  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 oB!Y)f6H1  
UkD\ma  
(y?F8]TfM  
三. 动工 _kRc"MaB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p{_*<"cfYn  
|S).,B  
XZ8rM4 ]  
U!Zj%H1XQ0  
template < typename T > lr;ubBbT  
class assignment iex%$> "  
  { h*y+qk-!\g  
T value; $Yu'B_E6p  
public : glo G_*W  
assignment( const T & v) : value(v) {} |uz<)  
template < typename T2 > <Qv/# k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \reVA$M [  
} ; tb oQn~&4  
'{~[e**  
 WvF{`N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q\IViM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;*zLf 9i  
5*A5Y E-  
^1c7\"{  
RFS} !_t+|  
  class holder aqk$4IG  
  { Op9 ^Eu%n  
public : re%XaL  
template < typename T > Hicd -'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F-o?tU  
  { k kD#Bb  
  return assignment < T > (t); C[%&;\3S@  
} NL `  
} ; yc9!JJMkH  
nG5\vj,zB  
3t.!5 L  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: v4E=)?  
'l\PL1  
  static holder _1; Hci>q`p#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iNl<<0a  
Z R=[@Oi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2uT6M%OC  
而不用手动写一个函数对象。 UE5,Ml~X  
";&PtLe  
_~CJitR3  
0e#PN@  
四. 问题分析 Z/:yYSq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E Lq1   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;c]O*\/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z<!A;.iD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r6Vw!^]8u8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;aD~1;q  
\VIY[6sn\M  
五. 问题1:一致性 >{~xO 6H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| WdS1v%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wTR?8$  
I*o6Bn |D  
struct holder H'k~;  
  { [];wP '*  
  // ,MJddbcg  
  template < typename T > [cEGkz  
T &   operator ()( const T & r) const 9'~qA(=.?  
  { &,PA+#  
  return (T & )r; !F~1+V>zP  
} bxxLAWQ(  
} ; Hr}"g@ <  
B[YyA  
这样的话assignment也必须相应改动: FdnLxw  
[bo"!Qk%  
template < typename Left, typename Right > iKu3'jZ/O  
class assignment tFn[U#'  
  { =Oh$pZRymu  
Left l; nXfz@q  
Right r; O,^s)>c  
public : Yyd}>+|<,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !~F oy F  
template < typename T2 > S{2;PaK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8'3&z-  
} ; u&o4? ]6  
G.XxlI}  
同时,holder的operator=也需要改动: a(O@E%|u  
<bCB-lG*Kb  
template < typename T > jZidT9[g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U)-aecB!  
  { avG#0AY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \,p?pL<'  
} )q4nyT>M  
G='`*_$  
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。 .^F&6'h1H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U{l f$  
`aX+Gz?  
return l(rhs) = r; \j)c?1*$  
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。 $$4flfx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BIx*(  
&e).l<B  
template < typename Tp > buzpmRoN)  
class constant_t 'CqAjlj  
  { RB""(<  
  const Tp t; <T.R%Jys  
public : <)O#Y76s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q\!"FDOl4  
template < typename T > n@bkZ/G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +J|LfXgB  
  { 5"U5^6:T  
  return t; /M]P&Zb |  
} {*CG&-k2D  
} ; BBX/&d8n  
qx >Z@o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;{iTS sb  
下面就可以修改holder的operator=了 uW[AnQ1w  
Z9% u,Cb  
template < typename T > Pk5\v0vkg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >yVrIko  
  { ^56D)A=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3#udz C  
} V5h_uGOD  
e>!]_B1ad  
同时也要修改assignment的operator() 5gx;Bp^_  
*)\y52z  
template < typename T2 > 5$Kv%U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $E:z*~ ?  
现在代码看起来就很一致了。 AoxORPp'  
4TU\SP8sM  
六. 问题2:链式操作 E:\#Ur2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8?EKF+.u|  
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。 |4aU&OX  
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。 5f@&XwD9  
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。 9 s2z=^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FRPdfo37  
TDP Q+Kg_  
template < typename T > G6Wa0Z  
struct result_1 g;o5m}  
  { TK> ~)hc}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l!j=em@  
} ; 7X$pgNRx/a  
DBvozTsF~  
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: ep48 r>  
| z}VP-L  
template < typename T > .bh 7  
struct   ref UY.o,I> s  
  { |P9)*~\5  
typedef T & reference; @frV:%  
} ; Opy{i#>  
template < typename T > 5PpS/I:on  
struct   ref < T &> 3v#F0s|  
  { T0@<u  
typedef T & reference; DYZk1  
} ; gK *=T  
wz:,gpH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !14v Ovj4{  
cZ.p  
template < typename T > @v /Ae_q!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0Y~5|OXJ  
  { 1Sns$t%b  
  return l(t) = r(t); q8e]{sT'!  
} [zrFW g6N  
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。 a*_" nI&lr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sC :.}6  
Y{4nBu  
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 #iD`Bg!VXc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PEKXPF N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BH$hd|KD<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 URr{J}5  
最后的布局是: 2'ws@U}lR  
                Add J}@.f-W\j  
              /   \ _t X1z ^  
            Divide   5 J6zU#  
            /   \ C6tfFS3bq  
          _1     3 7.yCs[Z  
似乎一切都解决了?不。 hx~rq `{  
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。 -7I %^u  
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。 J]NMqi q  
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: 'J0Ea\,if0  
Fl==k  
template < typename Right > `[_p,,}Ir  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `Z2-<:]6&a  
Right & rt) const ,;h}<("q  
  { X4bZ4U*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?*QL;[n1  
} AY9#{c>X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IJZx$8&A  
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。 ZtI@$ An  
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。 Fcn@j#[J  
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。 B-$ps=G+z  
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。 \ tU[,3  
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? P$/Y9o  
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: m\ @Q}  
W=K+kB  
template < class Action > sg<c1  
class picker : public Action a7z% )i;Z  
  { Nqj5,9*c  
public : w (odgD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .  
  // all the operator overloaded Oj7).U0;#  
} ; 5*y6{7FLp  
A{Y/eG8  
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。 Ht~YSQ~:y  
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: t0ZaIE   
WsmP]i^Q  
template < typename Right > 8/|1FI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7z+Ngt' !  
  { 4_ZHY?VRd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T'14OU2N{Y  
} (6)X Fp&  
V67<Ky>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &:=[\Ws R  
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。 )EsFy6K:  
"!o|^nN,  
template < typename T >   struct picker_maker S"Ag7i  
  { n1y*`5!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wqt/0,\  
} ; 1(a+|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O]9PYv=^  
  { %/K;!'7  
typedef picker < T > result; Mbxrj~ue  
} ; }pT>dbZ  
4+N9Ylh  
下面总的结构就有了: ,LDdL  
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。 #4^D'r>pJ  
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。 ~H626vT37  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )dRB I)P  
至此链式操作完美实现。 KC-@2,c9V  
};~I#X  
YD;"_yH  
七. 问题3 v<]$,V]  
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。 9 E  
| Fk9ME  
template < typename T1, typename T2 > 8ao>]5Rs3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ztaSIMZ  
  { ^ Mq8jw(2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P)06<n1">Z  
} %T~LK=m  
+?C7(-U>  
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: 8wzQr2:  
5S%#3YHY2  
template < typename T1, typename T2 > }vX/55  
struct result_2 n'<F'1SWv  
  { b5UIX Kim  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g;</|Z  
} ; pIvr*UzY  
{9h`h08?z  
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? RV6|sN[x>  
这个差事就留给了holder自己。 @?[}\9dW  
    |\h<!xR  
}H9V$~}@-  
template < int Order > $7&t`E)qY  
class holder; WeS$$:ro  
template <> P<R'S  
class holder < 1 > PWN$x`h g[  
  { 7V;wCm#b  
public : >L88`  
template < typename T > 9*xv ,Yz8  
  struct result_1 -T.C?Q g  
  { <Lfo5:.  
  typedef T & result;  LhtA]z,m  
} ; G\H|\i  
template < typename T1, typename T2 > U$6(@&P!  
  struct result_2 >Te h ?P  
  { [kPF Jf  
  typedef T1 & result; kBJx`tjtp  
} ; )E=~ _`XO  
template < typename T > oJor ]QYK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JA6#qlylL  
  { t;)`+K#1:  
  return (T & )r; ,gn**E  
} ~5wT|d  
template < typename T1, typename T2 > %9`\ 7h7K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K}Rq<z W  
  { @" BkLF  
  return (T1 & )r1; ;Qdw$NuW  
} JCZ5q9b  
} ; eRvnN>L  
](sT,'  
template <> ]s^Pw>/`  
class holder < 2 > 4lF?s\W:  
  { A$XmO}+  
public : rn%q*_3-o  
template < typename T > B-EDVMu  
  struct result_1 'jd fUB  
  { 2/#%^,Kb2  
  typedef T & result; @N+6qO}  
} ; 3`DwKv `+  
template < typename T1, typename T2 > aj@<4A=;  
  struct result_2 'mU7N<Q$qQ  
  { 9|1J pb  
  typedef T2 & result; RI-)Qx&!f  
} ; g)Dg=3+>  
template < typename T > / WJ+e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ""u>5f  
  { dI$M9;  
  return (T & )r; '"o&BmF  
} Fd/.\s  
template < typename T1, typename T2 > cuo'V*nWQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zkmfu~_)  
  { 2vx1M6a)L  
  return (T2 & )r2; Vrx3%_NkQ  
} dSw%Qv*y  
} ; =hDFpb,mr  
$g!~T!p=  
^h\Y.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 x^P~+(g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9a lMC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c6f[^Q%#j  
w@"l0gm+u[  
return l(i, j) = r(i, j); \rY<DxtOq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m*Q*{M_e  
e:kd0)9  
  return ( int & )i; _vgFcE~E@  
  return ( int & )j; QpC,komLJ  
最后执行i = j; }Gg:y?  
可见,参数被正确的选择了。 E{B=%ZNnm  
mDJN)CX  
STY\c5  
dyMj=e  
l/F'W}  
八. 中期总结 6Om)e=gU/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: huw|J<$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1pT-PO 3=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +9d]([Lx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .S =^)  
zOzobd   
^jxV  
`(@}O?w!1  
I? o)X!  
(#`1[n+b`x  
九. 简化 v?en-,{A  
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。 r^,XpRe&M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qS{E+)P  
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: s#*T(pY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [h^>Iq (Z  
  +-*/&|^等 mFdj+ &2\  
2. 返回引用。 eH9Ofhsry  
  =,各种复合赋值等 /<WK2G  
3. 返回固定类型。 Hp!c\z;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N akSIGm  
4. 原样返回。 ~xSAR;8  
  operator, ollk {N  
5. 返回解引用的类型。 sq~9 l|F  
  operator*(单目) A:-r 2;xB  
6. 返回地址。 q!+&|F  
  operator&(单目) L 2k?Pl  
7. 下表访问返回类型。 <5wk~|@t  
  operator[] S"wn0B$"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t'pY~a9F  
  operator<<和operator>> sa26u`?  
[^4)3cj7}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9X-w5$<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sWc_,[b  
s v}o%  
template < typename Left > D#I^;Xg0h  
struct value_return u6#=<FD/}  
  { 1!4-M$-  
template < typename T > {+V]saYP  
  struct result_1 eXdE?j  
  { Z+G.v=2q<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zj9)vr`7  
} ; /\0 rRT  
WK<:(vu.  
template < typename T1, typename T2 > 6pCQP c*A  
  struct result_2 tin5.N)"z  
  { 5RysN=czA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <@puWm[p  
} ; >m-VBo  
} ; g} /efE  
V{ yP/X  
/P>t3E2c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZgP~VB0)$  
1'G&PX   
下面我们来剥离functor中的operator() +=Q/'g   
首先operator里面的代码全是下面的形式: |\W9$V  
i:coNK)4  
return l(t) op r(t) qP}187Q1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +%%Ef]  
return op l(t) }+{ ? Ms  
return op l(t1, t2) 7|/Ct;oO:  
return l(t) op $yA>j (k4  
return l(t1, t2) op x&kM /z?/  
return l(t)[r(t)] +"i|)yUYy}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K_" denzT+  
TOe=6 Z5h  
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: /#C}1emK  
单目: return f(l(t), r(t)); t(R Jc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \69h>h  
双目: return f(l(t)); {Hu@|Q\ ~&  
return f(l(t1, t2)); <V~B8C!)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~7$4w# of0  
_,?<r&>v6  
struct meta_divide KT>eE  
  { Ac2,A>  
template < typename T1, typename T2 > \pVmSac,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z{N~AaY  
  { -s zSA  
  return t1 / t2; Gz,?e]ZV  
} eq!>~: #  
} ; >$RQ  
Pd"=&Az|  
这个工作可以让宏来做: l 7XeZ} S  
$:i%\7=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wIbxnn  
template < typename T1, typename T2 > \ \@}G'7{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fy6<KEea  
以后可以直接用 oE H""Bd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9[5qN!P;y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jgW-&nK!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5C|Y-G  
T.}wcQf&*  
e@ mjh,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 E<~Fi .M;\  
o^!_S5zKe.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !'jZ !NFO  
class unary_op : public Rettype XjRk1 ~  
  { Biva{'[m  
    Left l; RI[=N:C^  
public : j+9;Cp]NV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `Nnaw+<]  
=1vl-*uYh  
template < typename T > Nf!g1D"U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `+\6;nM  
      { hn -!W;j  
      return FuncType::execute(l(t)); /Z?$!u4I  
    } Bo#,)%80  
zJ=lNb?q  
    template < typename T1, typename T2 > l@irA tg4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  l:i&l?>_  
      { RnaxRnXVR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J2BCaAwEP,  
    } 2&,jO+BqE@  
} ; tpY]Mz[J  
v><c@a=[  
:]rb}1nLB  
同样还可以申明一个binary_op `k.Tfdu)K  
aob+_9o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cS2PrsUx  
class binary_op : public Rettype ;J>upI   
  { kF@Z4MB}yr  
    Left l; VL?sfG0  
Right r; $1E'0M`  
public : <3)k M&.B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -`8pahI  
+v.<Fw2k#  
template < typename T > ]<xzCPB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V'q?+p] a  
      { _u{z$;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3T= ?!|e  
    } ;(3!#4`q(]  
)z^NJ'v4(  
    template < typename T1, typename T2 > E^`-:L(_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]wZlJK`K  
      { (6crWw{3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #>ob1b|  
    }  81}JX  
} ; (B^rW,V[R  
tgVMgu  
.}c&" L;W  
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 &Yklf?EZ>Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i< b-$9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DuMzK%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (k^o[HF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,6 IKkyD  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gWu<5Y=C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DP8%/CV!*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) lS96Z3k"SB  
下面是修改过的unary_op Due@ '  
}1#prQ0F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z}a9%Fb  
class unary_op fjd)/Gg  
  { }ip3dm  
Left l; 0g`$Dap  
  p>l:^ -N;f  
public : I'E7mb<2  
{ew; /;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M-8`zA2  
KjNA PfL  
template < typename T > @Cml^v@`L  
  struct result_1 } 3}H}  
  { aJ"m`5]=%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *N&~Uq^  
} ; sR4B/1'E  
o* ~aB_  
template < typename T1, typename T2 > f}t8V% ^E  
  struct result_2 < 2SWfH1>  
  { g.*DlD%%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M5kw3Jy5  
} ; CUN1.i<pk8  
.]e_je_  
template < typename T1, typename T2 > )`BKEa f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p/U{*i ]t  
  { ~Z~V:~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o1?S*  
} x']Fe7nv  
Gsu?m  
template < typename T > Rc vp@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ij,Rq`}l  
  { #,9s\T  
  return OpClass::execute(lt(t)); \c}pzBFd  
} aH?+^f"D  
\iP5.3C  
} ; _CMNmmp`e  
7Fx0#cS"\  
Yi j^hs@eV  
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 hXh nJ  
好啦,现在才真正完美了。 Ae[fW97  
现在在picker里面就可以这么添加了: SLW|)Q24  
akF T 0@9  
template < typename Right > 7^7Jh&b)/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w{*PZb4  
  { \(MI DCZ@-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^ -4~pDv^  
} E/zclD5S  
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。 6f:uAFwG  
);zLgNx,  
!z1\ #|>  
Z(XohWe2  
3 "iBcsLn  
十. bind "AP$)xM-:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .e5d#gE0  
先来分析一下一段例子 ;0U*N& f  
%P7 qA  
|\W53,n9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4f&"1:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ? G`6}NP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )$h!lAo  
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。 as(/ >p  
我们来写个简单的。 >=4('  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J5(^VKj  
对于函数对象类的版本: {- &`@V  
S=gb y  
template < typename Func > "x vizvR  
struct functor_trait U:z5`z!  
  { ]q~bi<E9W  
typedef typename Func::result_type result_type; F{4v[WP)  
} ; $A`m8?bY  
对于无参数函数的版本: dVUe!S`  
W4,'?o  
template < typename Ret > ('{aOiSH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _, E/HAX  
  { Cs(sar:7  
typedef Ret result_type; @C<ofg3E  
} ; &)jq3  
对于单参数函数的版本: _RIlGs\.  
bZ_TW9mq  
template < typename Ret, typename V1 > pztfm'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mITNx^p4f  
  { '#XT[\  
typedef Ret result_type; 9a @rsyX  
} ; sopf-g:  
对于双参数函数的版本: 51u\am'T  
@dUN3,}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Rx.v/H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > : 0 ,yq?M  
  { 4BSqL!i(  
typedef Ret result_type; $}.+}'7$  
} ; 1+gFfKq  
等等。。。 h!ogH >S~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy damG*-7Svx  
tS>^x  
template < typename Func > LP=y$B  
struct func_return "g)V&Lx#X  
  { t>AOF\  
template < typename T > =7JSJ98  
  struct result_1 y%X! l(gQ  
  { 5|=J\Lp2I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9|lLce$  
} ; WrSc@j&Ycv  
0QT:@v2R  
template < typename T1, typename T2 > Fuzb4Df  
  struct result_2 \+#EO%sN1%  
  { y|)VNnWM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _3:%b6&Pz  
} ; ]'"Sa<->  
} ; 641P)  
bU}v@Uk  
x\U[5d   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l=b!O  
!\<a2>4$T  
template < typename Func, typename aPicker > <gFa@at  
class binder_1 vc&v+5Y  
  { E*u*LMm  
Func fn; BvsSrse  
aPicker pk; oOaFA+0x  
public : |?#JCG  
lOp. c U  
template < typename T > [{Jo(X  
  struct result_1 :-5[0Mx=  
  { W;yc)JB   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ROmmak(y8  
} ; -2; 6Pwmv  
6^WNwe\  
template < typename T1, typename T2 > bY2R/FNL=  
  struct result_2 3i7EF.  
  { w;gk=<_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s*[ I"iE  
} ; .whi0~i  
uE41"?GS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} In^mE(8YO  
>7PQOQMW'  
template < typename T > =T,Q7Dh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9-/q-,  
  { aTTkj\4  
  return fn(pk(t)); RARA_tii  
} gK QJ^a\!  
template < typename T1, typename T2 > 5, ,~k=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |y[I!JdR  
  { V:Gy pY)  
  return fn(pk(t1, t2)); A4!X{qUT-  
} 6{buel(|e  
} ; Wu^Rv-xA  
)gEE7Ex?  
 C3{hf  
一目了然不是么? ?a3 wBy  
最后实现bind +7}^Y}(  
aWIkp5BFj  
T2MC`s|`  
template < typename Func, typename aPicker > )b #5rQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o 2 Nu@^+  
  { [M[<'+^*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8Y.q P"s  
} v*?8:>:}  
JFVx&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6[3Xe_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /iFn =pk1?  
AN Fes*8j  
十一. phoenix IQ @9S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D{6 y^@/  
?"mZb#%  
for_each(v.begin(), v.end(), K2zln_W  
( ywAvqT,  
do_ dGYR  'x  
[ M; wKTTQy  
  cout << _1 <<   " , " l.o/H|  
] 1~c\J0h)d  
.while_( -- _1), A.vAk''(}+  
cout << var( " \n " ) {&,p<5o  
) j|[rT^b@  
); 1`K-f m)  
{6v.(Zlh$  
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: TQT3]h6  
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 bO\++zOF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^x\VMd3*w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q*UHzE:LI  
bW6| &P}X  
~i"=:D  
template < typename Cond, typename Actor > F<,pAxl~@  
class do_while 3p=Xv%xd  
  { T;92M}\  
Cond cd; uaF-3  
Actor act; oZiW4z*Wh  
public : k~8-E u1  
template < typename T > ik(Du/  
  struct result_1 %]_: \!  
  { 7H Dc]&z  
  typedef int result_type; HLW_Y|QaFo  
} ; 'z. GAR  
^~H{I_Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @KTuG ?.  
<R]m(  
template < typename T > {s mk<NL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u2oS Ci  
  { zWC| Qe  
  do vTK%4=|1}!  
    { }ssV"5M  
  act(t); >[;W ~*  
  } -wXeue},>  
  while (cd(t)); Mp`$1Ksn  
  return   0 ; {$z54nvw$  
} 1%+-}yo<  
} ; qS vV |G  
:hZM$4  
~S/oW89  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bFG~08Z ,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。 XPX?+W=mv  
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。 (SyD)G\rj  
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。 W#F9Qw  
下面就是产生这个functor的类: Hh1_zd|  
XGB\rf vS  
@ b!]Jw  
template < typename Actor > -Q n-w3~&  
class do_while_actor 9>~pA]j%  
  { cW:y^(Xii  
Actor act; `j>5W<5q\  
public : ^cYB.oeu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #hxYB  
5skN'*oG  
template < typename Cond > Xf`e 4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u}iuf_  
} ; G!Zb27u+  
5bLNQz\WJ  
1p}H,\o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oV vA`}  
最后,是那个do_ = wD#H@h  
uyWheR  
[7vV#s3kJ  
class do_while_invoker Uj(0M;#%o+  
  { 62sl6WWS3  
public : PQ 4mNjXN  
template < typename Actor > RsZj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sUG!dwqqd  
  { 3(WijtH  
  return do_while_actor < Actor > (act); +HS]kFH  
} eN=jWUoCh  
} do_; J~2SGXH)^?  
9hA`I tS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hp~q!Q1=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cU6*y!}9  
最后来说说怎么处理break和continue B]X8KzLu  
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。 ^lHy)!&A  
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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