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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E+f)Zg :  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }E'0vf /  
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, uDf<D.+5Ze  
#Y'eS'lv4  
U!wi;W2  
,,H"?VO  
  class filler :|S zD4Ag  
  { !?2)a pM  
public : 8>Cr6m   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K\Ea\b[  
} ; 8y;Rw#Dz  
79\ wjR!T  
i5,iJe0cA  
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: TdtV (  
swKkY`g  
zM'eqo>!c>  
^Q6J$"Tj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N]<(cG&p  
(3#PKfY+  
5KCB^`|b>t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nxLuzf4U5  
!X>u.}?g  
e+ xQ\LH  
V Z(/g"9  
二. 战前分析 YOCEEh?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qQ@| Cj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9U8M|W|d  
S,Y|;p<+^  
x 7j#@C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %)ho<z:7U  
  /* --------------------------------------------- */ K,b M9>}  
vector < int *> vp( 10 ); 0-. d{P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r*X,]\V0x  
/* --------------------------------------------- */  Z>[7#;;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &Y@i:O  
/* --------------------------------------------- */ }X(&QZ7i`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )2}R1K>  
  /* --------------------------------------------- */ \2SbW7"/;P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N8<J'7%  
/* --------------------------------------------- */ )^2eC<t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qd`e:s*%  
>ohH4:  
&w@]\7L,:  
Z8$}Rpo  
看了之后,我们可以思考一些问题: n 8cA8<  
1._1, _2是什么? v2T2/y%  
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。 0I}e>]:I  
2._1 = 1是在做什么? 'B@`gA  
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。 m[hL GD'Fi  
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。 %!aU{E|@_  
lu8G $EQI  
rfXxg^  
三. 动工 12$0-@U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >)><u4}  
_)A|JC!jId  
1{}p_"s>  
U& ?hG>  
template < typename T > ^X#y'odtbS  
class assignment RObnu*  
  { +v~x gUs  
T value; i"{O~[  
public : T$Z9F^w  
assignment( const T & v) : value(v) {} TpjiKM  
template < typename T2 > y^. 66BH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *}[\%u$ T  
} ; ;>6< u.N  
RLF&-[mr3  
GES}o9?#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qJ ey&_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }@DCcf$<  
) SV.|  
MKK ^-T  
g \mE  
  class holder kA :Y^2X'  
  { !_W:%t)g  
public : O zAIz+`  
template < typename T > 4kOO3[r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #-{<d% qk  
  { % rBz A<  
  return assignment < T > (t); 1S{Biqi+  
} ofvR0yV  
} ; w.qtSW6M+  
BN/ 4O?jD9  
2u{~35  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: w)btv{*  
n<?U6~F&~  
  static holder _1; qxL\G &~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7 qKz_O  
rd <m:r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w5FIHYl6B  
而不用手动写一个函数对象。 I-#H+\S  
%? ~'A59  
&@=Jm /5  
|vI*S5kn6A  
四. 问题分析 QM$UxWo-  
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。 ,'L>:pF3  
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。 PyeNu3Il4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @"w4R6l+*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CH++3i2&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *TOdIq&z  
C@M-_Ud>Q  
五. 问题1:一致性 8%rD/b6`  
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?| hp dI5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2& Q\W  
WM bkKC.{J  
struct holder qF)J#$4;6  
  { u?').c4  
  // awLvLkQb{  
  template < typename T > pEyZH!W  
T &   operator ()( const T & r) const I&PJ[U#~a  
  { [4KQcmJc#  
  return (T & )r; u@a){ A(P  
} {v={q1  
} ; _H]\  
kHM Jh~  
这样的话assignment也必须相应改动: ]m1fo'  
UpoSC  
template < typename Left, typename Right > # :+Nr  
class assignment Y,]Lk<Hm3  
  { z/?* h  
Left l; "2%z;!U1  
Right r; ?0qVyK_1  
public : xC76jE4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0TN28:hcD  
template < typename T2 > (P>nA3:UXB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *,u3Wm|7  
} ; 2=cx`"a$  
,05PYBc3  
同时,holder的operator=也需要改动: y<`5  
LKN7L kl  
template < typename T > !z?   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MGdzrcF  
  { kBUkE-~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D?Oe";"/  
} lg^'/8^f  
r[9m-#)>  
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。 v>X!/if<y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EEe$A?a;  
]3r}>/2(  
return l(rhs) = r; Upz)iOqLi  
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。 _kKG%U.gbK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y;w|Fvjj+  
KQ~y;{h?b  
template < typename Tp > oZ{,IZ45  
class constant_t ss^a=?~  
  { RhYe=Qh4{p  
  const Tp t; ~DH 9iB  
public : EKc<|e,F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .jRI $vm  
template < typename T > =<\22d5L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R~<N*En~  
  { :>-zT[Lcn  
  return t; HwU9 y   
} E|pT6  
} ; S2X@t>u-  
1$cl "d`~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KXKT5E$  
下面就可以修改holder的operator=了 ,fjY|ip  
Qt u;_  
template < typename T > ^[hAj>7_8$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =OufafZb  
  { Iv6 lE:)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FDo PW~+[  
} <Bo\a3Z  
b'4a;k!rS  
同时也要修改assignment的operator() E}wT5t;u  
C-pR$WM:HN  
template < typename T2 > \g0vzo"u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9.)z]Gav  
现在代码看起来就很一致了。 zC50 @S3|  
5(~Lr3v0  
六. 问题2:链式操作 kBP?_ O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [$3+5K#  
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。 2V~E <K-  
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。 UfW=/T  
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!y3"..W{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n7> |$2Y  
:'h$]p%  
template < typename T > pq*e0uW  
struct result_1 Q#MB=:0 {  
  { 4!sK>l!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {S0-y  
} ; av'DyNW\  
CU=sQfE  
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: S1|5+PPs  
$f@YQN=  
template < typename T > w!lk&7Q7Z  
struct   ref zJXK:/  
  { qV=:2m10x  
typedef T & reference; ):N#X<b':  
} ; la;*>  
template < typename T > w|dfl *  
struct   ref < T &> ss-W[|cHU  
  { (]w6q&,  
typedef T & reference; tE %g)hL-  
} ; <F^9ML+'  
)at:Xm<s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,nf}4  
5V 2ZAYV  
template < typename T > T]wC?gQG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'VV U-)(8  
  { Tm^kZuT{  
  return l(t) = r(t); = #-zK:4  
} >5O~SF.  
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。 aOvqk ^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cfmLErkp  
,X!)zAmm  
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 aiPm.h>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B}[CU='P*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y`9#zYgqA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zS:2?VXxq  
最后的布局是: L9jT :2F  
                Add ]9_gbQ   
              /   \ eipg,EI  
            Divide   5 1;[KBYUH  
            /   \ +cfcr*  
          _1     3 MK3h~`is  
似乎一切都解决了?不。 Y. J!]|  
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。 \W=3P[gb  
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。 D%+yp  
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: U/'l"N[  
/KvJjt'8  
template < typename Right > OUWK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YPx+9^)  
Right & rt) const 4AN8Sx(  
  { xJZaV!N|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UIDeMz  
} yH('Vl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wa<k%_# M  
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。 3qTr|8`s  
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。 t U}6^yc  
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。 )W=O~g  
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。 _-BP?'lN  
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? lU 62$2  
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: u xyj6(  
7c"Csq/]I  
template < class Action > R'sNMWM  
class picker : public Action .@): Uh  
  { J4ZHE\  
public : 6):1U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N!ihj:,  
  // all the operator overloaded LEM%B??&5z  
} ; a4UwhbH  
='jT 5Mg  
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。 j^=Eu r/  
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: NWh1u`  
frUs'j/bZ  
template < typename Right > c\n_[r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LxIGPC~  
  { N!c FUZ5]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e".=E ;o`  
} S3M!"l  
#OPEYJ;*9d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gy@=)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。 eP" B3Jw  
 @_f^AQ  
template < typename T >   struct picker_maker i{m!v6j:  
  { 7f+@6jqD\)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tTBDb  
} ; I#xdksY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y?a71b8m  
  { yZ{yzv'D&  
typedef picker < T > result; 2*Qi4%s#  
} ; $ (;:4  
|'-aR@xJ  
下面总的结构就有了: !#pc@(rE  
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。 ;@=3 @v  
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。 ;[;WEA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t@R[:n;+  
至此链式操作完美实现。 k 6M D3c  
el`?:dY H  
y>}r  
七. 问题3 h&K$(}X  
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。 R& t*x  
\}4Y]xjV2  
template < typename T1, typename T2 > Hy4;i^Ik <  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +z nlf-  
  { F oC $X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |;NfH|43;  
} *-PjcF}Y  
e4Nd  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?|kbIZP(  
@*|VWHR  
template < typename T1, typename T2 > g;=VuQuP|  
struct result_2 xI{fd1  
  { t3<8n;'y:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 27N;>   
} ; )qb'tZz/g_  
OW#0$%f  
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? 6&0@k^7~  
这个差事就留给了holder自己。 5@+?{Cl  
    <[\I`kzq  
+# 'w} P  
template < int Order > d)1gpRp  
class holder; AE>W$x8P  
template <> Bk\Y v0  
class holder < 1 > msgR"T3'  
  { o3hgkoF   
public : ;Tr,BfV|Bf  
template < typename T > Fc@R,9  
  struct result_1 YA,~qT|  
  {  "x9yb0  
  typedef T & result; z |llf7:  
} ; `2]0 X#R  
template < typename T1, typename T2 > V3ht:>c9qs  
  struct result_2 1v|-+p42  
  { s>o#Ob@4'  
  typedef T1 & result; )KE  
} ; %\ i&g$  
template < typename T > ^O*-|ecA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y@l&B+2ks  
  { :pdX  
  return (T & )r; 60^j<O  
} OiQf=Uz\  
template < typename T1, typename T2 > YA$YT8iMe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q// @5m_  
  { *"WP*A\1  
  return (T1 & )r1; |:5O|m '  
} #epbc K  
} ; g6%]uCFB  
4+q,[m-$(  
template <> :41Y  
class holder < 2 > ?d3K:|g  
  { j7Fb4;o{  
public : ~Pw9[ycn3  
template < typename T > :W0p3 6"  
  struct result_1 @$r[$D v  
  { **%&|9He  
  typedef T & result; $x'jf?zs!  
} ; pL1ABvBB  
template < typename T1, typename T2 > Rb:H3zh  
  struct result_2 x3cjyu<K  
  { FzX ;~CA  
  typedef T2 & result; >[aR8J/U  
} ; ^g*Sy, A  
template < typename T > ={%'tv`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )iw-l~y;  
  { FDD=I\Ic  
  return (T & )r; ~\JB)ca.  
} pF8$83S  
template < typename T1, typename T2 > t$nJmfzm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k)-+ZmMOh  
  { 0RA#Y(IR  
  return (T2 & )r2; B{&W|z{$  
} L@GICW~  
} ; -+@N/d5  
g@^y$wt  
pYQSn.`V~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #aL.E(%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pRV.\*:c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P^<3 Z)L  
3%'`^<-V  
return l(i, j) = r(i, j); 6 8,j~e3-i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,WWd%DF)  
.)[E`a  
  return ( int & )i; 1rZ E2  
  return ( int & )j; KsOSPQDGE  
最后执行i = j; Zzjx; SF  
可见,参数被正确的选择了。 +pqbl*W;1  
s 1M-(d Q  
8<; .  
zK~8@{l}_"  
3R< r[3WP  
八. 中期总结 w3,KqF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CmBP C jh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M,JwoKyg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }PK4 KRn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P1[.[q/-e  
DGGySO6=$e  
5go)D+6s  
I[&x-}w  
8(4!x$,Z5  
|iUF3s|?  
九. 简化 9ia&/BT7"z  
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。 J.XkdGQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ks. p)F>]  
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: _m?i$5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &6CDIxH{  
  +-*/&|^等 A[m?^vk q  
2. 返回引用。 YaS!YrpI  
  =,各种复合赋值等 #d %v=.1  
3. 返回固定类型。 OE(y$+L3_I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D Z*c.|W  
4. 原样返回。 Vwp>:'Pu  
  operator, y/S3ZJY  
5. 返回解引用的类型。 ,]0BmlD  
  operator*(单目) <fHHrmZ#/.  
6. 返回地址。 T%%EWa<a  
  operator&(单目)  P s>Y]  
7. 下表访问返回类型。 RjVU m+<  
  operator[] ub8d]GZJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,M`1 k  
  operator<<和operator>> #9(+)~irz`  
{D8opepO)  
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。 |Jx:#OM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ltNI+G  
v+x<X5u  
template < typename Left > bJMsB|r  
struct value_return t }4  
  { b)IQa,enH  
template < typename T > 8g8eY pG  
  struct result_1 %TI3Eb  
  { UucX1%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r8YM#dF  
} ; f`ibP6%  
mxCneX  
template < typename T1, typename T2 > *^@b0f~vj  
  struct result_2 >uZc#Zt  
  { k 76<CX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  Me z&@{  
} ; UBW,Q+Q  
} ; y$fMMAN7  
W3/] 2"0  
]+,L/P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DC).p'0VL  
2<UC^vZ  
下面我们来剥离functor中的operator() 9 D.wW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jjH2!R]^>  
O+mEE>:w%  
return l(t) op r(t) / :.I&^>P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *Jcd_D\-(1  
return op l(t) 2|?U%YrHWs  
return op l(t1, t2) IY.M#Q ]  
return l(t) op J[l7p6xk  
return l(t1, t2) op F/J s K&&  
return l(t)[r(t)] &zgliT!If  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TXYO{  
z4D)Xy"/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'J*'{  
单目: return f(l(t), r(t)); +(x(Ybl#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U^[AW$WzU  
双目: return f(l(t)); i;~.kgtq4  
return f(l(t1, t2)); KJ/Gv#Kj  
下面就是f的实现,以operator/为例 5+{oQs_  
e%:vLE 9  
struct meta_divide PSAEW.L  
  { .I|b9$V  
template < typename T1, typename T2 > Rm n|!C%%K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y)|d`qC\  
  { N:64Gko"K  
  return t1 / t2; Z/ml ,4e  
} u)EtEl7Wq  
} ; jHT^I as  
_t]Q*i0p  
这个工作可以让宏来做: z{BgAI,  
GNHXtu6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uUp>N^mmVH  
template < typename T1, typename T2 > \ 4#W$5_Ny  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7?g({]  
以后可以直接用  IN6L2/Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eI`%J3BxR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (5`(H.(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A]QGaWK  
;XNC+mPK  
*>aVU'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9qi|)!!L  
~)pZ5%C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o:UNSr  
class unary_op : public Rettype )RFY2 }  
  { !j  #8zN  
    Left l; c<q33dZ!*  
public : D)4#AI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iX2exJto  
.+8#&Uy  
template < typename T > ^Q0=Ggh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `:ZaT('h  
      { oP 7)  
      return FuncType::execute(l(t)); _o?aO C  
    } t#f-3zd9  
w"kBAi&  
    template < typename T1, typename T2 > X/%!p<}:'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :zIB3nT^  
      { JC$_Pg!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g]MgT-C|  
    } |LZ+_  
} ; G a$2o6  
.pxUO3g  
FS)C<T]t  
同样还可以申明一个binary_op 8rBa}v9  
&-IkM%_A9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S_AN.8T  
class binary_op : public Rettype ,{ 0&NX  
  { o@$py U8  
    Left l; I+ Qt5Ox  
Right r; aY, '^S  
public : {O=_c|u{N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y^#>3T  
>;M STHeW  
template < typename T > bjwl21;{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tG"EbWi  
      { Y2uy@j*N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /viBJ`-O  
    } hG<W *g  
R4[|f0l}s  
    template < typename T1, typename T2 > J8@bPS27q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^=-W8aVi>  
      { #="Lr4T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >Wd=+$!I  
    } *g'%5i1ed  
} ; oO &%&;[/A  
%t.\J:WN;  
e9k$5ps  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S}/ZHo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @v6{U?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~2Mcw`<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?ODBW/{[G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M@. 2b.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hR[_1vuIu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ey>tUmt6?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) L?(1 [jB4G  
下面是修改过的unary_op cE,,9M@^  
|BbrB[+ v[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h!Fh@%  
class unary_op TuwSJS7  
  { >I/~)B`jhE  
Left l; 1OK~*=/4  
  XS0NjZW  
public : ~ ^~+p  
!r*JGv=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L_zB/(h  
.,p@ee$q  
template < typename T > 'A/{7*,  
  struct result_1 2-duzc  
  { {4R;C~E8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &:C(,`~  
} ; _(@ezX.p  
b]Lp_t  
template < typename T1, typename T2 > :7qJ[k{g  
  struct result_2 >6zWOYd  
  { C !Lu`y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b:*( f#"q  
} ; "? 5@j/ e`  
-A"0mS8L  
template < typename T1, typename T2 > g3'yqIjQL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >ufN[ab  
  { GtqA@&5&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c#[d7t8ONe  
} a&n}pnEn)  
hya $Vp  
template < typename T > c=:A/z{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PtKrks|y  
  { A$J?-  
  return OpClass::execute(lt(t)); v kW2&  
} WWIQ6EJO  
d[e;Fj!  
} ; *ur[u*g  
Zdu8axK:  
Bn d Y\  
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 Wl>$<D4mO[  
好啦,现在才真正完美了。 9>L{K   
现在在picker里面就可以这么添加了: KSl@V>!_  
yuB\Z/  
template < typename Right > .t%` "C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^ G>/;mZ  
  { =/^{Pn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FPuF1@K  
} u6p nO  
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。 V34]5  
EDGAaN*Q  
p~t5PU*(  
+JBYGYN&K  
b@N*W]  
十. bind bdyE9t   
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。 @1peJJ{  
先来分析一下一段例子 [JX=<a)U  
mr#XN&e  
zJtB?<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~VO?PfxZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ( |Xc_nC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pH!8vnoA  
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。 7`t[|o  
我们来写个简单的。 q+Qrc]>-f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~_yz\;#  
对于函数对象类的版本: Z= /bD*\g  
|^kfa_d  
template < typename Func > mwqe@7  
struct functor_trait ew6\Z$1c~  
  { }?z_sNrDk  
typedef typename Func::result_type result_type; 2/G`ej!*  
} ; \}}) U#   
对于无参数函数的版本: vWpkU<&3|  
A/U,|  
template < typename Ret > Z^vcODeC$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iN@+,]Yjl  
  { L+$9 ,<'[  
typedef Ret result_type; T! fF1cpF\  
} ; wfF0+T+IA  
对于单参数函数的版本: !T8h+3 I  
9^1.nE(R&  
template < typename Ret, typename V1 > yBxWBW*e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nQ^ <h.  
  { }Dc?Emb  
typedef Ret result_type; ;AK@Kb  
} ; }c0EGoU}?  
对于双参数函数的版本: zJa,kN|m  
n42XqR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "G @(AE(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x3?:"D2  
  { Sg}]5Mn`  
typedef Ret result_type; -_|U"C$  
} ; xp"5L8:C  
等等。。。 mg7Q~SLL{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9-?[%8  
 d365{  
template < typename Func > )'gO?cN  
struct func_return "~zQN(sR"P  
  { bMpCQ  
template < typename T > J+6bp0RIh  
  struct result_1 /6@Wm? `DB  
  { H- aSLc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WAt| J2  
} ; PE-P(T3s[8  
{:r8X  
template < typename T1, typename T2 > %.*?i9}  
  struct result_2 !@[@xdV  
  { *w;=o}`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KD5}Nk)t  
} ; 3d@$iAw1<  
} ; O*7Gl G  
/_G^d1T1?L  
#RwqEZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qhiO( !jK  
OAiip,  
template < typename Func, typename aPicker > g0BJj=  
class binder_1 s&7,gWy}BE  
  { =5sUpP V(  
Func fn; j3`"9bY  
aPicker pk; !(EJ.|LH  
public : #YMU}4=:  
N6BFs(  
template < typename T > | D jgm7$*  
  struct result_1 Kqt,sJ  
  { _,JdL'[d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KvrcO#-sL  
} ; ^SouA[  
1Goju ey  
template < typename T1, typename T2 > y-iuOzq4  
  struct result_2 qs]7S^yw  
  { $`&uu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }.UE<>OX  
} ; ,!RbFME&H  
Iq-+X3i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f;;(Q-.  
mzl %h[9iI  
template < typename T > pU|SUM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l}$Pv?T,2  
  { /J"U`/ {4  
  return fn(pk(t)); [z1[4  
} `E),G;I  
template < typename T1, typename T2 > .D`""up|{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G3&l|@5  
  { P'4jz&4  
  return fn(pk(t1, t2)); C?3?<FDL  
} [o=v"s't)  
} ; ^sNj[%I R  
\666{.a  
/k(KA [bS  
一目了然不是么? "c6(=FFq  
最后实现bind  OBY  
Y!6,ty'  
]~SOGAFW  
template < typename Func, typename aPicker > JPX5Jm()  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'o#ve72z1  
  { D#T1~r4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P2S$Dk_<\X  
} :{d?B$  
nSL x1Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4$=Dq$4z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wh\J)pA1  
xi]qdiA  
十一. phoenix I3A@0'Vm;L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Rmrv@.dr!  
>!vb;a!  
for_each(v.begin(), v.end(), P-?ya!@"  
( y/ #{pyJ  
do_ *jps}uk<  
[ RfMrGC^?  
  cout << _1 <<   " , " (P-Bmu!s  
] {:VUu?5-t;  
.while_( -- _1), (YbRYu  
cout << var( " \n " ) :h>d'+\  
) \B'rWk 33,  
); 1%YjY"j+  
Khbkv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: eUyQSI4A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \k{UqU+s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e>Vr#a4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?t&sT  
38wt=0br  
+6=2B0$ r  
template < typename Cond, typename Actor > KrhAObK  
class do_while i>n.r_!E  
  { a$7}_kb  
Cond cd; ?G[<~J3-E  
Actor act; @?A39G{  
public : f3>8ZB4  
template < typename T > @iZ"I i&+  
  struct result_1 Mt@P}4   
  { ?d*0-mhQ,  
  typedef int result_type; GUJaeFe  
} ; 8:%=@p>$  
?qeBgkL(B^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Md9b_&'  
smpz/1U  
template < typename T > Fg3VD(D^U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +UxhSFU  
  { l:O6`2Z  
  do gHLBtl/  
    { 'sCj\N  
  act(t); >g%^hjJ  
  } u.wm;eK[  
  while (cd(t)); c$)Y$@D  
  return   0 ; nDh]: t=  
} x(/KHpSWK  
} ; h)EHaaf  
SCClD6k=V  
[b: $sR;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y"G U"n~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Th&* d;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 K|-?1)Um  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 pSQ)DqW  
下面就是产生这个functor的类: y9?~^pTx  
uaMf3HeYV  
7Vf2Qx1_  
template < typename Actor > lMu}|d  
class do_while_actor c?qg i"kS  
  { N;XaK+_2F  
Actor act; CKShz]1  
public : |sN>/89=/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [E_eaez7#  
~c>*3*  
template < typename Cond > -jc8ku3*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (3YI>/#  
} ; ^`Tns6u>  
olNgtSX  
T~%}(0=m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =9UR~-`d\  
最后,是那个do_ M+<xX)   
d, fX3  
@V/Lqia  
class do_while_invoker ?)$+W+vK  
  { Y}_J@&:  
public : ?dJ-g~  
template < typename Actor > {*VCR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )J?Nfi%  
  { re9*q   
  return do_while_actor < Actor > (act); Q:I2\E  
} {shf\pm!o  
} do_; X<\y%2B|l  
i5  x[1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `T H0*:aI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wq_#46P-  
最后来说说怎么处理break和continue S^,1N 4  
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。 I#0WN  
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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