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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ++Ys9Y)*,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v1"g!%U6  
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, ghJ,s|lH  
9?l?G GmQ  
\{M rQ2jd  
w[,?- Xm  
  class filler gSv[4,hXd  
  { EDgob^>  
public : 8W1K3[Jj<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .y;\puNq  
} ; 9OQ0Yc!3  
]lB3qEn<  
.X LV:6  
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: 2*-ENW2  
-M>K4*%K  
5}d/8tS  
SN[L4}{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0,~6TV<K  
|B1; l<|`  
m_E[bDON  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6L:tr LuQ  
}4\!7]FVYX  
,yM}]pwlB  
C$'D]fX  
二. 战前分析 fZw9zqg  
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。 2Pem%HE~P  
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 oXQ<9t1(  
x#:BE  
M~ i+F0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q2[prrk%j  
  /* --------------------------------------------- */ k binf  
vector < int *> vp( 10 ); :p\(y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  zU4V^N'  
/* --------------------------------------------- */ wzDk{4U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c+Q.?vJ  
/* --------------------------------------------- */ t4jd KYA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j5,^9'  
  /* --------------------------------------------- */ dK J@{d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KTLbqSS\  
/* --------------------------------------------- */ l?o-!M{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {w |dM#  
&sZ9$s:(^  
zldfRo\wl  
/slm ]'  
看了之后,我们可以思考一些问题: *gM,x4Y  
1._1, _2是什么? ,TKs/-_?  
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。 [w&#+h-q  
2._1 = 1是在做什么? O2`oe4."vd  
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。 JGk3 b=K  
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。 LL= Z$U $  
?u_gXz;A  
#K :-Bys5v  
三. 动工 $S6HZG:N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kvW|=  
BrlzN='j}  
cQ3W;F8|n  
0|fb< "  
template < typename T > fr}1_0DDz  
class assignment H[ BD)  
  { ?Y? gzD  
T value; {) :%Wn M9  
public : E ;BPN  
assignment( const T & v) : value(v) {} sJ))<,e5I  
template < typename T2 > _KB{J7bs<a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V>b2b5QAH,  
} ; }J ei$0x  
mQd4#LJ_  
W>5vRwx00  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,hpH!J'5f/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e2]4a3  
*#&k+{a^2  
|^7f\.oF  
8sN#e(@  
  class holder ADv^eJJ|  
  { DS#c m3  
public : a|DsHZ^6^  
template < typename T > v2 29H<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ..t,LU@|  
  { 0>,.c2),  
  return assignment < T > (t);  ]{f^;y8  
} }xAie(  
} ; N$\ bg|v  
YCa@R!M*O  
KQG-2oW  
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: 7d&DrI@~  
Ds%9cp*6  
  static holder _1; ~Cjz29|gp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "w}-?:# j  
X+=-f^)&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nls83 W  
而不用手动写一个函数对象。 8YuJ8KC  
-PNi^ K_  
)y9;OA  
wP[xmO-%  
四. 问题分析 LHs-&  
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。 ,Bisu:v6FW  
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。 ?e F@Q !h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $4Z+F#mx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 di~]HUZh)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j|:dYt`WM  
/b{o3, #.M  
五. 问题1:一致性 WtEI] WO  
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?| Fi mN?s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >_XOc  
*IC^IC:  
struct holder A_!QrM  
  { ')B =|T)  
  // >T<6fpXuk2  
  template < typename T > \|CPR6I  
T &   operator ()( const T & r) const 10p8|9rE}B  
  { 6cJ<9i &  
  return (T & )r; ` ^DjEdUN  
} 0,HqE='w  
} ;  %BUEX  
_ Yfmxn8V  
这样的话assignment也必须相应改动: 3Jk[/ .h  
H&M1>JtE  
template < typename Left, typename Right > a:85L!~:l  
class assignment *HR +a#o  
  { 9B /s  
Left l; U^MuZ  
Right r; .%q$d d>>  
public : $@_{p*q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 93j{.0]X  
template < typename T2 > M\Se_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I%oRvg|q  
} ; PgMbMH  
z~,mRgc$B  
同时,holder的operator=也需要改动: [ `7%sn]$  
3UdU"d[75  
template < typename T > v:E;^$6Vn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iOXZ ]Xj5  
  { i[\w%(83Fi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >OV<_(S4  
} nX|Q~x]  
H@GE)I>^@  
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。 NUCiY\td  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )l&D]3$6K  
#%:c0=  
return l(rhs) = r; t8QRi!\=  
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。 F|>05>8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (Yv{{mIy  
B MM--y@  
template < typename Tp > .}q]`<]ze  
class constant_t ;f:gX`"\  
  { ^i+[m  
  const Tp t; }Z\wH*s`  
public : K UKACUL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z|G/^DK!  
template < typename T > =!BobC- [b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const afHaB/t{R  
  { ks*Y9D*=  
  return t; VPt9QL(  
} 4:7mK/Z  
} ; yEq#Dr  
*^] ~RhjB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8TE>IPjm  
下面就可以修改holder的operator=了 {CtR+4KD  
d|XmasGN  
template < typename T > ?s?$d&h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =7%o E[  
  { V|'1tB=;*1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w&Y{1rF>  
} .6 3=(o  
3uV4/% U  
同时也要修改assignment的operator() w7FoL  
WNs}sNSf  
template < typename T2 > 7\ypW$Ot  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5+- I5HX|~  
现在代码看起来就很一致了。 hN3u@P^  
YuQ~AE'i  
六. 问题2:链式操作 7G<t"'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y+9h~,:A  
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。 w\Mnu}<e$  
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。 ;#1Iiuh  
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。 6BocGo({  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "7,FXTaer  
2#vv$YD  
template < typename T > =wG+Ao  
struct result_1 Zp&@h-%YoD  
  { 9XLFHV("  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S|em[D[Y^  
} ; ('C7=u&F  
#]E(N~  
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: fKHE;A*>%  
GaekFbW)  
template < typename T > y<- _(^  
struct   ref uLQ  
  { cK@jmGj+  
typedef T & reference; "B{ECM;  
} ; 0:=ZkEEeU  
template < typename T > l>6@:nq|R  
struct   ref < T &> x[Im%k  
  { o31Nmy Ni  
typedef T & reference; \K iwUz  
} ; H={&3poBz  
;apzAF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^e Gue  
5GQLd  
template < typename T > e5?PkFV^a1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a.@qGsIH  
  { ~Rpm-^  
  return l(t) = r(t); ~+G#n"Pn  
} WC,+Cn e  
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。 ?wb+L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X^@ I].  
17|np2~  
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 vUA0FoOp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Sv'y e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l"(6]Z 4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #]]Su91BA  
最后的布局是: ]y@F8$D!  
                Add &fOdlQ?  
              /   \ e:w &(is  
            Divide   5 yX!HZu;j  
            /   \ C&~1M}I  
          _1     3 &a,OfSz  
似乎一切都解决了?不。 5 2_#  
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。 a4 MZ;5  
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。 0aI;\D*Ts  
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: /) 4GSC}Gg  
1f'Hif*r_X  
template < typename Right > Wg`AZ=t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `J0i.0p  
Right & rt) const ^|!I +  
  { 2@=IT0[E\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j;1-p>z  
} hm*cw[#O1x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1oLv.L  
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。 69K{+|  
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。 d XHB#  
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。 %dST6$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。 *?ITns W<  
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? Ih}1%Jq  
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: Sh6JF574T  
+pm[f["C.  
template < class Action > I6!5Yj]O"  
class picker : public Action )E#2J$TD  
  { MPgS!V1  
public : [, RI-#n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3REx45M2  
  // all the operator overloaded DQ#H,\ ^<  
} ; I` K$E/ns  
# ]?bLm<!  
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。 I04jjr:<  
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: cF)/^5Z  
U9y|>P\)T  
template < typename Right > JA)?p{j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tR0pH8?e"  
  { V r(J+1@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?~"bR%  
} GNf482  
fWc|gq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _@mRb^  
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。 =J-5.0Q\_\  
kum#^^4G|  
template < typename T >   struct picker_maker ^N}Wnk7ks'  
  { b-U eIjX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OO dSKf8  
} ; L4u;|-znw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {5r0v#;  
  { >T2LEW  
typedef picker < T > result; E/&Rb*3  
} ; @ V08U!  
>(w2GD?  
下面总的结构就有了: `afIYXP  
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。 U[L9*=P;  
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。 RO;Bl:x4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p(;U@3G  
至此链式操作完美实现。 do*}syQ`O  
=gfI!w  
?"#%SKm  
七. 问题3 QxuhGA  
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。 0~wF3BgV  
9SlNq05G7  
template < typename T1, typename T2 > eI.2`)>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @E( 7V(m/  
  { HoV^Y6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Oa;X +  
} EN{]Qb06A  
TD[EQ  
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: ^, l_{  
_=ua6}Xp  
template < typename T1, typename T2 > ^;,M}|<h  
struct result_2 a?|vQ*W  
  { Uoya3#4 G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [ EFMu;q  
} ; MV_Srz  
dY?`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? }bN%u3mHws  
这个差事就留给了holder自己。 )"zvwgaW  
    73{'k K  
Q9}dHIe1E  
template < int Order > DRqZ,[!+  
class holder; iGB_{F~t4}  
template <> T=hho Gn  
class holder < 1 > 8[r9HC  
  { )jWO P,|  
public : [7(-T?_  
template < typename T > O}9KJU  
  struct result_1 }$MN|s  
  { 3nT Z)L }  
  typedef T & result; \s3]_1F;t  
} ; *  tCS  
template < typename T1, typename T2 > JN^ &S  
  struct result_2 #HS]NA|e@  
  { y4h=Lki@  
  typedef T1 & result; izh<I0  
} ; [E#UGJ@  
template < typename T > XwV'Ha  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G}5#l  
  { M"%Q&o/I  
  return (T & )r; zR!o{8  
} z <mK>$  
template < typename T1, typename T2 > KH\b_>wU2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &//wSlL3  
  { E_KCNn-f  
  return (T1 & )r1; {t};-q!v$j  
} qE'9QQ>:b  
} ; e8YMX&0%  
m<L;  
template <> rc+C?)S  
class holder < 2 > =rdY @  
  { BCe_@  
public : ARcv;H 5  
template < typename T > w9 w%&{j  
  struct result_1 JS}{%(B  
  { XLMb=T~S  
  typedef T & result; # :T-hRu  
} ; pJN${  
template < typename T1, typename T2 > 0$7.g!h?  
  struct result_2 zP6.xp3  
  { +[SgO}sF  
  typedef T2 & result; 2pdvWWh3l  
} ; pP(XIC  
template < typename T > cyxuK*x<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E}%hz*Q)(  
  { 5[j`6l  
  return (T & )r; qfcYE=  
} JCAq8=zM  
template < typename T1, typename T2 > <~ JO s2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3\T2?w9u(  
  { (KvROV);  
  return (T2 & )r2; &uC@|dbC5  
} [AV4m   
} ; eNiaM6(J  
`jS T  
?\8?%Qk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 j~j\\Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hHqh{:q{v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G,;,D9jO7  
EyY.KxCB  
return l(i, j) = r(i, j); wP,JjPUt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fDx9iHGv  
Mi~(aah  
  return ( int & )i; eT2*W$  
  return ( int & )j; t>8XTqqi  
最后执行i = j; h*u`X>!!  
可见,参数被正确的选择了。 1Bxmm#  
r! Ay :r  
Y.^=]-n,  
5BBD.!  
/%lZu^  
八. 中期总结  |W<+U  
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: :$MG*/Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *,BzcZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *%KKNT'*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2w)-\/j}  
> x IJE2  
ja=F7Usb  
1~ $);US  
lsN~*q?~]  
02BuX]_0g  
九. 简化 'l,V*5L  
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。 u^029sH6j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BB|?1"neg  
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: a~8[<Fomj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wgd/(8d  
  +-*/&|^等 uYrfm:4S  
2. 返回引用。 MQin"\  
  =,各种复合赋值等  @3kKJ  
3. 返回固定类型。 V`@>MOw^d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O{ /q-~_  
4. 原样返回。 JI vo_7{  
  operator, F[ewn/]n  
5. 返回解引用的类型。 NWxUn.Gy9  
  operator*(单目) FZ8b7nJ)4m  
6. 返回地址。 | >z3E z  
  operator&(单目) ]~Y<o  
7. 下表访问返回类型。 7t.!lh5G%  
  operator[] iX3HtIBj'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k%^lF?_0I  
  operator<<和operator>> tDAhyy73  
"fq{Y~F%`  
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。 C!7>1I~5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <]G]W/eB'  
;NlWb =  
template < typename Left > P'Q+GRpSw  
struct value_return D-N8<:cA  
  { s=42uKz  
template < typename T > n("0%@ov  
  struct result_1 " LJq%E  
  { XkyKBg-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n@G[  
} ; >ooZj9:'  
"n*~Mj Ny  
template < typename T1, typename T2 > +Jr|z\  
  struct result_2 o6//IOZ  
  { "W(Q%1!Wi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jv&!Kw.Ug  
} ; fxT-j s#S  
} ; J:skJ.Wx  
I[n ^{8gz  
8zMu7,E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IT$25ZF  
2<}NB?f`N  
下面我们来剥离functor中的operator() n9s iX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $[yFsA6  
FN[{s  
return l(t) op r(t) Uo2GK3nT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^%` wJ.c  
return op l(t) @_z4tUP  
return op l(t1, t2) 2YDM9`5xs\  
return l(t) op ~RWktv  
return l(t1, t2) op MMj9{ou  
return l(t)[r(t)] ,*7d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;D$)P7k6  
_2N$LLbg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D1 &A,2wO  
单目: return f(l(t), r(t)); <\;#jF%V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1T[et-  
双目: return f(l(t)); &d|r~NhP  
return f(l(t1, t2)); (64yg  
下面就是f的实现,以operator/为例 L QjsOo  
8.[SU  
struct meta_divide 'e6WDC1Am(  
  { 7k8pZ  
template < typename T1, typename T2 > JY6 Q p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XU"~h64]  
  { {GJ@psG*  
  return t1 / t2; k?'B*L_Mzv  
} ?Ae ve n  
} ; 4rrSb*  
[}&Sxgv  
这个工作可以让宏来做: >KJ+-QuO&  
) Yd?m0m*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r\/+Oa'  
template < typename T1, typename T2 > \ F+u|HiYG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,{c?ymw?  
以后可以直接用 >;[*!<pfK5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Phke`3tth  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @*sWu_ -Y%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =%/)m:f!^  
YIjTL!bA"  
nvPwngEQm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Z4\=*ic@  
w4gg@aO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |iwP:C^\mJ  
class unary_op : public Rettype _]:z \TDn  
  { #_u~/jhX  
    Left l; Hhh0T>gi  
public : %Z1N;g0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k5T,990  
/3{b%0Aa  
template < typename T > hvaSH69*m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :ijAqfX  
      { " W|%~h  
      return FuncType::execute(l(t)); ~sXcnxLz  
    } D"D<+ ;S#  
/Sh#_\x  
    template < typename T1, typename T2 > 6AhM=C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  E@b(1@  
      { 15sp|$&`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /~<@*-'  
    } |)*fRL,  
} ; q*9!,!e  
aca=yDs2  
&Udb9  
同样还可以申明一个binary_op a0#J9O_  
(I./ Uu%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }1upi=+ aE  
class binary_op : public Rettype 1aTB%F  
  { pJtex^{!:  
    Left l; %ALwz[~]  
Right r; n<u $=H  
public : J_4!2v!6e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FIsyiSY<j  
kbe-1 <72  
template < typename T > {Ja!~N;3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a8UwhjFO  
      { |/)${*a4n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :n-]>Q>5=k  
    } s ']Bx=  
$A-J,_:T<  
    template < typename T1, typename T2 > B]l)++~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5wDg'X]>V  
      { XD2v*l|Po  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kuu *&u  
    } AQwdw>I-FX  
} ; $F5 b  
ilqy /fL#  
m*kl  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1bn^.768l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 736Jq^T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k5kxQhPf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |0f>aZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r<d_[?1N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 jIyB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~S,,w1`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)   #^A*  
下面是修改过的unary_op c$yk s  
CTZ8Da^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  cHk)i  
class unary_op AiO$<CS  
  { }WH&iES@P  
Left l; &n8_0|gK  
  d\gJ$ ~^K  
public : m3/O.DY%0  
~ r4 38&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M]2]\km  
!*B'?|a<\  
template < typename T > M# %a(Y3K)  
  struct result_1 NdD`Hn -  
  { Rx=>6,)'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lUMS;H(  
} ;  KJaXg;,H  
_v> }_S  
template < typename T1, typename T2 > hJpxf,?'K  
  struct result_2 Oagsoik  
  { t^G"f;Ra+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cmU1!2.1E  
} ; 1oW ED*B  
heC/\@B  
template < typename T1, typename T2 > Ku} Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^<a t'jk6  
  { gL *>[@RO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _8F`cuyW  
} sl`s_$J  
~lsl@  
template < typename T > g'n7T|h ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9\mLW"  
  { &&8IU;J  
  return OpClass::execute(lt(t)); `n @*{J8  
} 6"J? #  
2Ay* kmW  
} ; tnN.:%mZ  
nz=G lO'[  
q(.sq12<<W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug eoG$.M"  
好啦,现在才真正完美了。 |Sy<@oq  
现在在picker里面就可以这么添加了: )I^7)x  
qGB{7-ru  
template < typename Right > iW%I|&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H2jgO?l;!  
  { nG'&ZjA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '}Z~JYa0  
} sHt].gZ  
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。 y[)>yq y  
?R$F)g7<  
1VG4S){}\9  
Uyg5i[&X@  
aJbO((%$|u  
十. bind 8m\7*l^D:  
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。 0uOkMuy<  
先来分析一下一段例子 rrBsb -  
d"*uBVzXm  
^cP!\E-^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;Q OBBF3HG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :toh0oB[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :OhHb #D  
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。 ^6MU 0Q2  
我们来写个简单的。 p'*>vk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9=8iy w  
对于函数对象类的版本: lhAX;s&9  
t\~P:"  
template < typename Func > |y!=J$ $_H  
struct functor_trait /v1Q4mq  
  { CY s,`  
typedef typename Func::result_type result_type; fzb29 -  
} ; mD$A4Y-'p  
对于无参数函数的版本: >~[c|ffyo/  
H8Bs<2  
template < typename Ret > `>f6) C-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (:TjoXXiY  
  { K/j3a[.  
typedef Ret result_type; k;AD`7(=  
} ; vNV/eB8#S  
对于单参数函数的版本: `.~N4+SP  
Rg\z<wPBG  
template < typename Ret, typename V1 > Ai=s e2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Pq;U &,  
  { )wam8k5  
typedef Ret result_type; &:9c AIe]H  
} ; =.f-w0V  
对于双参数函数的版本: ;c-(ObSm  
#~}nFY.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Wu c S:8#|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZM !CaR  
  { 9kN}c<o  
typedef Ret result_type; B(LWdap~  
} ; LtWP0@JA  
等等。。。 S;3R S;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /YP{,#p  
sJ;g$TB  
template < typename Func > vj'wm}/  
struct func_return \qdHX  
  { s C%&cRQD  
template < typename T > 42_`+Vt]d7  
  struct result_1 ;f0I 8i,JN  
  { "pi=$/RD9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $+8cc\fq  
} ; QR c{vUR&  
=9y[1t  
template < typename T1, typename T2 > ?26I,:;  
  struct result_2 A!s`[2 Z  
  { jSh5!6O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ddJQC|xR}  
} ; >kj`7GA  
} ; qON|4+~u%  
R&8Iz yM  
H[s(e5 6z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +%zAQeb  
7 E r23Q  
template < typename Func, typename aPicker > V+* P2|  
class binder_1 YSr9VpqWV  
  { Xb:;</  
Func fn; c]x1HvPE  
aPicker pk; >BIMi^  
public : f=(?JT  
q@QksAq  
template < typename T > Y_;#UU689  
  struct result_1 tvkb~  
  { hm84Aq= f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tX9{hC^  
} ; 1->dMm}G[  
jqWu  
template < typename T1, typename T2 > \f]k CB  
  struct result_2 <C1H36p  
  { C]O(T2l{l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RkH W   
} ; x[wq]q#*  
Hu\B"fdS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R0P iv:  
D"Bl:W'?j  
template < typename T > 0t^M3+nc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pu7_ v  
  { F3N?Nk/  
  return fn(pk(t)); 4,bv)Im+ `  
} Ttu2skcv  
template < typename T1, typename T2 > p#ol*m5wE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A_XY'z1  
  { mC4zactv  
  return fn(pk(t1, t2)); e}D3d=6`  
} S@jQX  
} ; K,Ef9c/+K  
hEA<o67  
<6EeD5{*  
一目了然不是么? :By?O"LQ  
最后实现bind L6t+zIUc-~  
Vi>,kF.f V  
TTeH `  
template < typename Func, typename aPicker > 8;d:-Cp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W3]_m8,Z  
  { R?GDJ3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \kp8S'qVo  
} 6 bomh2  
X@$f$=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j2Cks_$:  
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。 >QjAoDVX?  
X> 1,!I9  
十一. phoenix V@B__`y7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %zA;+s$l  
q 0$,*[PH  
for_each(v.begin(), v.end(), 2QD3&Q9  
( 9i'jj N  
do_ ; o?-yI&T*  
[ =[H;orMr  
  cout << _1 <<   " , " [=E  
] &R[ M c-2  
.while_( -- _1),  ~3Lg"I  
cout << var( " \n " ) Lrta/SU*  
) cGtO +DE  
); ta35 K"  
DwaBdN[!7  
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: OglEt["  
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 n)L*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aO]ZZleNS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z8# (kmBdB  
88VZR&v   
$}<PL}+  
template < typename Cond, typename Actor > =@m &s^R  
class do_while {v=T [D  
  { vX{J' H]u  
Cond cd; $&y%=-]|  
Actor act; gi(H]|=a  
public : NgADKrDU  
template < typename T > $LKIT0  
  struct result_1 }O/U;4Z  
  { $Wjww-mx  
  typedef int result_type;  W,4QzcQR  
} ; qmnZAk  
!2 LCLN\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NMW#AZVd  
kjW+QT?T&  
template < typename T > ZO!I.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qt iDTr  
  { <A[E:*`*  
  do ~"!] 3C,L  
    { AuUd e$l_  
  act(t); "JVkVp[5D+  
  } ks3`3q 7  
  while (cd(t)); TMAJb+@l:  
  return   0 ; " W!M[qBW  
} Fw/6?:C}O6  
} ; qd9cI&  
1LqoF{S:  
Ao&\EcIOT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G'rxXJq  
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 ;)>Fs;  
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。 :}yi -/_8!  
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。 @AK n@T5  
下面就是产生这个functor的类: 6BY-^"W5`  
!(mjyr  
wAX1l*`  
template < typename Actor > O#x*iI%  
class do_while_actor 3 j!3E  
  { }XZ'v_Ti  
Actor act; !$DIc  
public : @|Fg,N<Y]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )!Jc3%(B  
3,>0a  
template < typename Cond > pwO>h>ik  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CEXyrs<  
} ; 3b*cU}go  
&Flglj~7l  
dI*pDDq#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t2EHrji~  
最后,是那个do_ -mC0+}h  
w3#Wh|LQ-  
kUq=5Y `D  
class do_while_invoker W!%]_I!&K  
  { ` BDLW%aL  
public : 0n@rLF  
template < typename Actor > #%`|~%`{:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9)0D~oUi  
  { FjK3 .>'  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0T@Zb={  
} zw+B9PYqX  
} do_; H70LhN  
8j Mk)-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H]Cy=Zi"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P6E3-?4j  
最后来说说怎么处理break和continue bIGHGd  
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。 4Yxo~ m(  
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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