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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S(rnVsW%Ki  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T8x/&g''  
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, v[?gM.SF  
auM1k]  
mM_gOd  
-x?|[ +%  
  class filler +?5Vuc%  
  { uVXn/B  
public : vY[ u;VU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %f(4jQ0I  
} ; dN){w _  
CurU6x1  
WMFn#.aY5  
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: ;#*.@Or@Ah  
h645;sb0  
CI+liH  
d[E= HN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +LF=oM<  
]n$ v ^  
5cl^:Ua  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V=+p8nE0  
e"Z,!Q^-L  
b'xBPTN  
+.$:ZzH#  
二. 战前分析 2Ns<lh   
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。 $0]5b{i]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9N|JI3*41  
Eh"Y<]$  
?pA_/wwp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e`5:46k|  
  /* --------------------------------------------- */ "#{b)!EH  
vector < int *> vp( 10 ); AAF;M}le,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /N@NT/.M<  
/* --------------------------------------------- */ mmMiA@0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =s S=  
/* --------------------------------------------- */ MJK PpQ(,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3[~LmA  
  /* --------------------------------------------- */ Gr3 q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !=+;9Ry$z  
/* --------------------------------------------- */ ADMeOdgca  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q0Gfwl  
c{T)31ldW  
IY?o \vC  
bf\ Uq<&IJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: q"-Vh,8h  
1._1, _2是什么? ~fO#En  
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。 ~0vNs2D,S  
2._1 = 1是在做什么? &3*r-9BZ  
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。 )F0Q2P1I  
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。 TdoH(( nY  
Fo]]j=  
bnE&-N*  
三. 动工 O [=W%2I!i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \;"S>dg  
F<)f&<5E-  
@Z96902<t  
0BOL0<Wq  
template < typename T > t V7{j'If  
class assignment frWY8&W^H  
  { $% W.=a'5  
T value; zS?DXE  
public : 4XeO^#  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4U[X-AIY&  
template < typename T2 > nH[>Sff$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HaOSFltf#  
} ; Z,F1n/7  
r&XxF >  
zaE!=-U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *mN8Qd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a$LoQ<f_  
TQ5kT?/{  
Q2!RFtXV  
Q%t _Epe  
  class holder O@rZ ^Aa  
  { vLCm,Bb2L  
public : dBW4%Zh  
template < typename T > 4_4|2L3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g#5t8w  
  { I;mc:@R<  
  return assignment < T > (t); 'RR,b*Ql  
} ?Y9VviC  
} ; YJwffV}nd  
};cH5bYF  
S @)P#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %@;xbKj  
 o7AI  
  static holder _1; `1R[J4e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +ZRm1q   
L_>LxF43  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); McvLU+  
而不用手动写一个函数对象。 ay28%[Q b4  
JOki4N  
a & 6-QVk  
I>>X-}  
四. 问题分析 dp:5iuS  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {|Fn<&G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QRER[8]r$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o^BX:\}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Vb~;"WABo  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l +O\oD?-  
]Vf2Mn=]"  
五. 问题1:一致性 SLud}|f;o  
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?| 9cMMkOM J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ude)$PAe%  
P;e@<O  
struct holder ?/KkN3Y_j[  
  { H"|oI|~  
  // ;{g>Z|  
  template < typename T > A@w9_qo  
T &   operator ()( const T & r) const v<?k$ e5  
  {  PO=A^b  
  return (T & )r; x ~@%+d  
} pz/vvH5  
} ; Ak2Vf0Eb  
?&.Eg^a"  
这样的话assignment也必须相应改动: "o<&3c4  
&s&Ha{(!w  
template < typename Left, typename Right > SwhArvS  
class assignment e\]CZ5hs3  
  { 1ka58_^  
Left l; DZ5h<1  
Right r; _[J>GfQd  
public : bw[K^/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ~&_BT`a  
template < typename T2 > cA+O]",}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }4xz,oN  
} ; }h\]0'S~J~  
4&E &{<;  
同时,holder的operator=也需要改动: p,#**g:  
qTnk>g_oS&  
template < typename T > K.6xNQl{}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :D=y<n;S+  
  { _ud !:q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Eb\SK"8  
} })ic@ Mmd$  
$ ?YSAD1  
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。 ':T6m=yv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TfFH!1^+  
7p,!<X}%  
return l(rhs) = r; m?<5-"hz  
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。 &$_#{?dPt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1=Q3WMT  
IZ+ZIR@}ci  
template < typename Tp > 1$ {Cwb/F  
class constant_t " G0HsXi  
  { xA"7a  
  const Tp t; ^g n7DiIPH  
public : Qx[ nR/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $:0?"?o);  
template < typename T > <ApzcyC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @jH8x!5u:  
  { .cg"M0  
  return t; _gP-$&JC  
}  Z_?r5M;  
} ; LgoUD*MbQ  
ITEd[ @^d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :8Jn?E (36  
下面就可以修改holder的operator=了 >*[Bq;  
7_AcvsdW  
template < typename T > 4[m4u6z=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EX,)MU  
  { HVcd< :g0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uVV;"LVK~  
} <*74t%AJ%  
-$_h]x* W  
同时也要修改assignment的operator() Fu#mMn0c  
$~2qEe.h  
template < typename T2 > KdkZ-.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )I9Wa*I  
现在代码看起来就很一致了。 a`uHkRX )U  
{t<U:*n2  
六. 问题2:链式操作 ]abox%U=%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _l!TcH+e  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +;wu_CQu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /YH5s=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ih/MW_t=m=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HESORa;  
j`kw2(  
template < typename T > A{b?ZT~2]  
struct result_1 Dz>v;%$S-  
  { E;^~}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gdyP,zMD7  
} ; QBfsdu<@^  
'Ijjk`d&c  
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: !&OybjQ  
Z'L}x6  
template < typename T > ~T<o?98  
struct   ref y%x2  
  { `?R~iLIAq  
typedef T & reference; U.HeIJ#  
} ; ! FVXNl  
template < typename T > +gQoYlso  
struct   ref < T &> %rZJ#p[e)=  
  { l~V^  
typedef T & reference; F2$Z4%x#  
} ; }^ j"@{~  
L z'05j3!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2,O;<9au<  
Lg[_9 `\  
template < typename T > h tn?iLq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Dk XB  
  { RwC1C(ZP  
  return l(t) = r(t); #(G#O1+  
} LE:nmo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kmXaLt2Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .oFkx*Ln  
Cp 2$I<T  
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 @< @\CiM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P}+-))J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8}kY^"*&X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I?mU_^no  
最后的布局是: `:XrpD  
                Add sA u ;i  
              /   \ Vg)]F+E  
            Divide   5 ovn)lIs  
            /   \ ^gpswhp 5  
          _1     3 *MFsq}\ $  
似乎一切都解决了?不。 hDJ84$eVZ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 E%vG#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 <|'C|J_!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cR+9^DzA  
45;{tS.z,B  
template < typename Right > CYZx/r<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ta-kqt!'  
Right & rt) const jJF(*D  
  { Qr4c':8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^Fr82rJs  
} W=$d|*$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6R+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。 $(ugnnJ*  
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。 Jn_;  cN  
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。 gL+8fX2G6  
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。 \*0ow`|K  
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? |3?qL  
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: O)qedy*&  
'K=n}}&:  
template < class Action > \)?[1b&[_  
class picker : public Action \?_eQKiZ3  
  { H *gF>1  
public : G#&R/Tc5N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >d&_e[j  
  // all the operator overloaded 0N~AQu  
} ; x7=5 ;gf/X  
rQ^$)%uP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p}j$p'D.RI  
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: n)(E 0h  
XO*62 >Ed  
template < typename Right > JR1/\F<}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9:!<=rk  
  { P7;=rSW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (dxkDS-G  
} (q!tI* }  
|7V:~MTkk&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xA-O?s"CY  
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。 RSLMO8  
*t'q n   
template < typename T >   struct picker_maker TM8WaH   
  { t7#C&B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UGNFWZ c  
} ; {]aB3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'G!w0yF  
  { \h DH81L  
typedef picker < T > result; LB|FVNW/S  
} ; p-H q\DP  
h[SuuW  
下面总的结构就有了: DbdxHuKa>  
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。 !YlyUHD  
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。 jj,Y:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E}aTH  
至此链式操作完美实现。 5fK#*(x  
LY%`O#i.  
C ebl"3Q  
七. 问题3 M~Yho".  
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。 o:<g Jzg  
,[rh7 _  
template < typename T1, typename T2 > `CP}1W>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z}vgp\cuT  
  { _h4{Sx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]~:9b[G2  
} t0*JinK I  
yp=(wcJ  
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: D&f(h][hH?  
}4PIpDL  
template < typename T1, typename T2 > XY]|OZ7(  
struct result_2 xeqAFq=9?  
  { 3"HpM\A{A=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L`%v#R  
} ; 9|Cu2  
w\ U fq  
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? I^pD=1Y]  
这个差事就留给了holder自己。 /jdq7CF  
    B1]dub9  
Re3vW re  
template < int Order > 1/>#L6VAZ  
class holder; ITa8*Myj  
template <> _C3l 2v'I$  
class holder < 1 > P>/n!1c  
  { V 45\.V  
public : A+Nf]([  
template < typename T > u:r'&#jb~@  
  struct result_1 1=x4m=wV  
  { A ^YHtJ  
  typedef T & result; i?uJ<BdU[  
} ; %UuV^C  
template < typename T1, typename T2 > eJ+V!K'H2  
  struct result_2 3+gp_7L  
  { / lh3.\|  
  typedef T1 & result; 5UE5;yo  
} ; kK2x';21  
template < typename T > &u-H/C U%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JHpaDy*  
  { @GzEhv  
  return (T & )r; R=jIVw'  
} u 9Wi@sO#  
template < typename T1, typename T2 > :jB8Q$s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z `FqC  
  { m&xyw9a  
  return (T1 & )r1; Ti`H?9t  
} ` V}e$  
} ; [,s{/OM  
Gma)8X#  
template <> md_9bq/w  
class holder < 2 > x35(i  
  { +@),Fk_  
public : [ay~l%x  
template < typename T > }Wf\\  
  struct result_1 1{B^RR.  
  { Fj<#*2{]B  
  typedef T & result; "G\OKt'Z  
} ; HCHZB*r[  
template < typename T1, typename T2 > q.6$-w  
  struct result_2 PYDf|S7  
  { qrBo'@7  
  typedef T2 & result; VkCv`E  
} ; TY[{)aH{S  
template < typename T > &KC^Vn3Nj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t0XM#9L  
  { Xk[;MZ[  
  return (T & )r; 1<RB}M  
} n5i#GvO^  
template < typename T1, typename T2 > V3O<l}ak  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D&q-L[tA@  
  { iJ HOLz"!  
  return (T2 & )r2; H~1&hF"d  
} -g'[1  
} ; p!<Y 'G  
wjGD[~mB  
1A;>@4iC0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;C=C`$Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tZR%s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :d7Ju.*J  
`N%q^f~  
return l(i, j) = r(i, j); ^<fN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oTj9/r  
d4h1#MK  
  return ( int & )i; n gA&PU  
  return ( int & )j; swv 1>52{  
最后执行i = j; GaMiu! |,  
可见,参数被正确的选择了。 |IL..C  
MY1 1 5%  
epa)~/sA  
.K>r ao'  
6XPf0Gl  
八. 中期总结 {f;]  
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: 9mW95YI S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 / $7E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZW\}4q;[A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .^BL7  
W$=MuF7R  
j}NGyS" =  
[5$=G@ zf  
Q C?*O?~#  
dLQV>oF  
九. 简化 A7!!kR":  
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 Ku'~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 c}K>#{YeB  
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: R(Y4nw+Y-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q%6Lc.i  
  +-*/&|^等 Ht.0ug  
2. 返回引用。 >q0c!,Ay  
  =,各种复合赋值等 $ftcYBZa  
3. 返回固定类型。 [ix45xu7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sV{M#UF2  
4. 原样返回。 HhkubG)\  
  operator, b= <xzvy  
5. 返回解引用的类型。 V_*TY6  
  operator*(单目) nzI}w7>VU  
6. 返回地址。 _l}"gUtiw  
  operator&(单目) cX'&J_T+  
7. 下表访问返回类型。 c%,~1l  
  operator[] VHhW_ya1g{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H6Q1r[(B  
  operator<<和operator>> %,Fx qw  
][R#Q;y<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NQCJ '%L6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wIT0A-Por4  
p-QD(+@M  
template < typename Left > fyat-wbb  
struct value_return K1c@]]y)  
  { noz&4"S.{  
template < typename T > 7U_~_yb  
  struct result_1 G&FA~c  
  { h\GlyH~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1RC(T{\x  
} ; u'"VbW3u n  
J}IHQZS  
template < typename T1, typename T2 > lqPzDdC^>  
  struct result_2 gKK*` L~  
  { )sg@HFhY'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j_2-  
} ; xf/ SUO F  
} ; *3_@#Uu7  
+/,J$(  
nY7 ZK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !o A,^4(  
kae &,'@JF  
下面我们来剥离functor中的operator() {MK.jw9/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4f+R}Ee7  
G?\\k[#,&  
return l(t) op r(t) u*/.   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ar@" K!TS  
return op l(t) 5[\mwUA  
return op l(t1, t2) 6`$HBX%.K  
return l(t) op 0&!,+  
return l(t1, t2) op __Ei;%cV  
return l(t)[r(t)] -:w+`x?XaB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }lZfZ?oAz  
k`H#u,&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v6B}ov[Y2  
单目: return f(l(t), r(t)); VFLxxFJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \OMWE/qMy  
双目: return f(l(t));  +c@s  
return f(l(t1, t2)); cTW3\S=  
下面就是f的实现,以operator/为例 NEInro<  
8RS=Xemds  
struct meta_divide XI#1)  
  { =m{]Xep  
template < typename T1, typename T2 > NijvFT$V1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~Dsz9  f  
  { ,U9gg-.Lp  
  return t1 / t2; 0Q]@T@F.  
} +m Plid\  
} ; md8r"  
8I o--Ew3  
这个工作可以让宏来做:  [wS~.  
6 Fz?'Xf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G:TM k4  
template < typename T1, typename T2 > \ E3X6-J|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NbPv>/r  
以后可以直接用 34lt?6%j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qo7]fnnaV  
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 /ekeU+j  
(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。。。) 1+\ZLy!5:  
04eE\%?  
saMv.;s 1^  
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 `Oxo@G*@}W  
rSGp]W|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s?h=%; T[  
class unary_op : public Rettype <[9{Lg*D  
  { d^5OB8t  
    Left l; kaBP& 6|Z  
public : "o+E9'Dm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NE Br) ~  
ROZOX$XM  
template < typename T > t;ZA}>/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aYIAy]*1e  
      { SM3Q29XIw  
      return FuncType::execute(l(t)); i|zs Li/  
    } %au2kG,  
U j5%06  
    template < typename T1, typename T2 > -8;@NAUa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r q2]u  
      { rdK=f<I]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }:NE  
    } 2, bo  
} ; :CH?,x^!@  
 WW5AD$P*  
* !4r}h`  
同样还可以申明一个binary_op ? OrRTRW  
zd1X(e<|{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "YY6_qQR'  
class binary_op : public Rettype H^UuT  
  { bB01aiUw@l  
    Left l; eJWcrVpn  
Right r; /b3b0VfF  
public : G$b*N4yR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TiiMX  
<pAN{:  
template < typename T > y7[D9ZvZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !/pE6)a  
      { t?& a?6:J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1=fP68n  
    } W( O)J$j  
-rC_8.u :  
    template < typename T1, typename T2 > KMFvi_8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RzPqtN  
      { ";:"p6?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u=epnz:<  
    } n}NO"eF>-s  
} ; tbbZGyg5b  
v(uYso_  
0Q\6GCzN\  
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 \[m{&%^G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FdT@}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sxac( L  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \F_~?$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -oSfp23u  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 mJjd2a"vi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !U}dYB:O  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .c#G0t<i[  
下面是修改过的unary_op }bwH(OOS  
R*m=V{iu`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h_O6Z2J1  
class unary_op LEnm6  
  { 5v&mK 5zZ  
Left l; lPA:aHcj  
  >]DnEF&  
public : 6pyLb3[e  
Q};g~b3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u;{,,ct  
.<GU2&;!  
template < typename T > sn.Xvk%75  
  struct result_1 xx^7  
  { ZM:!LkK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 37:\X5)z/  
} ; "?_r?~sJx  
!'E{D`A9  
template < typename T1, typename T2 > XYeuYLut  
  struct result_2 PjL"7^Q&  
  { @qC](5|TQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;xp^F KP  
} ; +mc0:e{WF  
f@:.bp8VB8  
template < typename T1, typename T2 > -Xm/sq(i)%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Iu<RwB[#Q  
  { 58T<~u7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MiB"CcU  
} |$Y0VC4a  
_*(n2'2B  
template < typename T > =&kd|o/i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *|Cmm>z"7  
  { :?LUv:G  
  return OpClass::execute(lt(t)); }Xn5M&>?  
} @@&([f  
n\ l$R!zr  
} ; LV$@J  
zkFx2(Hq-f  
2m$\]\kCUv  
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 qXI>x6?*  
好啦,现在才真正完美了。 })zYo 7  
现在在picker里面就可以这么添加了: )U>JFgpIW  
t-, =sV  
template < typename Right > }3{ x G+,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )FF3|dZ";K  
  { S"*M9*8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *U[Nn5#?  
} AD_aI %7  
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。 !KYX\HRW  
,!m][  
K'Gv+UC*6  
!N, Oe<  
xy/B<.M1  
十. bind p>GTFXEi6  
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。 zjuU*$A4  
先来分析一下一段例子 Tc{n]TV  
"JHd F&  
3&'u7e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} STfcx] L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _{d0Nm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r`t|}m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 WH@CH4WM  
我们来写个简单的。 x)+3SdH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]VarO'  
对于函数对象类的版本: 4 w$f-   
s]tBd !~  
template < typename Func > `V(z z  
struct functor_trait `pB]_"b  
  { R~=_,JUW  
typedef typename Func::result_type result_type; p2(U'x c  
} ; !!jitFHzb  
对于无参数函数的版本: m2j&v$  
/FP;Hsw%  
template < typename Ret > IWRo$Yu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )QeXA )  
  { ~Ogtgr  
typedef Ret result_type; 3hN.`G-E  
} ; Xm#E99  
对于单参数函数的版本: 7Nw} }  
v>e%5[F  
template < typename Ret, typename V1 > }ZP;kM$g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A7|CG[wZ  
  { =\t%U5  
typedef Ret result_type; |U~m8e&:  
} ; 8$c_M   
对于双参数函数的版本: nUgZ]ag=G  
9>@@W#TK~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZmJ!ZKKch  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _8-iO.T+2  
  { Z= 'DV1A$,  
typedef Ret result_type; 2}NWFM3C  
} ; `|{6U"n  
等等。。。 {giKC)!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3G4N0{i  
\.@fAgv  
template < typename Func > ^oL43#Nlo  
struct func_return `{1&*4!  
  { PT`];C(he  
template < typename T > X^2Txm d  
  struct result_1 47GL[ofY  
  { {~Q9jg(A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RB\0o,mw4  
} ; ~^6[SbVb  
}qqE2;{ND  
template < typename T1, typename T2 > J ejDF*Q  
  struct result_2 ?u*gKI  
  { U',.'"m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j@j%)CCM  
} ; E[z8;A^:0  
} ; F5*NK!U  
F"#8`Ps>  
efK3{   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C( ay7  
{*X8!P7C  
template < typename Func, typename aPicker > T)!$-qdz/  
class binder_1 $?Et sf#*'  
  { YY&3M  
Func fn; 13:yaRo  
aPicker pk; \Mi] !b|8  
public : +PCsp'D d  
)_MIUQ%  
template < typename T > =LFrV9  
  struct result_1 Z#2AK63/T  
  { W7j-siWJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -T s8y  
} ; P 57{  
N33{vx  
template < typename T1, typename T2 > e)(m0m\  
  struct result_2 j-?zB .jAh  
  { %XpYiW#AK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nE~HcxE/  
} ; 500qg({2]  
T:/68b*H\:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FqvMi:F  
oicj3xkw?  
template < typename T > <`'^rCWI?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l$i^e|*  
  { Ab"mX0n  
  return fn(pk(t)); [P,/J$v^~  
} %LL*V|  
template < typename T1, typename T2 > ylV.ZoY6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O_f+#K)  
  { oX2J2O  
  return fn(pk(t1, t2)); FY^#%0~  
} |5ifgSZ  
} ; ^kS44pr\Q  
R)%1GG4  
yf2I%\p}  
一目了然不是么? d1MVhE  
最后实现bind *jBn ^  
g_2m["6*  
)2U#<v^  
template < typename Func, typename aPicker > @iW^OVpp<8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'G.^g}N1  
  { !A.Kb74  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]h Dy]  
} b),_rr  
F(-1m A&-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?q68{!{bi  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6Y#V;/gK!5  
\Oku<5  
十一. phoenix ]^>#?yEA3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: efK)6T^p  
@.4e^Km  
for_each(v.begin(), v.end(), L4)@lmd3  
(  >%~E <  
do_ +2}aCoL\  
[ 2MN AY%iT  
  cout << _1 <<   " , " 0(uNFyIG  
] xk1pZQ8c  
.while_( -- _1), ?~mw  
cout << var( " \n " ) 1I'ep\`"X  
) tRqg')y  
); 2n9E:tc  
<lx~/3<m  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \Ty%E<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor bt$+l[U^J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /K#t$O4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aYjFRH`  
U9om}WKO  
vFKt=o$ g  
template < typename Cond, typename Actor > .kBZ(`K  
class do_while F-=W7 D:[c  
  { IT`r&;5  
Cond cd; %cDTy]ILu  
Actor act; nUAs:Q  
public : ]t69a4&,#9  
template < typename T > (Ea)`'/  
  struct result_1 (z[|\6O  
  { w85PRruW  
  typedef int result_type; ++s=$D  
} ; zH0{S.3 k  
lC/4CPKtV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :Kc}R)6  
Cq7EdK;x  
template < typename T > 'xO^2m+N;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vx]{<}(gr  
  { 94=aVM\>>  
  do zuWfR&U|W  
    { D@Zb|EI%<  
  act(t); I|6wPV?  
  } }y-b<J ?H  
  while (cd(t)); KUC (n!  
  return   0 ; -L9I;]:KY  
} zU+` o?al  
} ; cVzOW|NVx  
mSWh'1]b.~  
fbbk;Rq.'3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x)X=sX.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H8>u:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 EDm,Y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 kEM5eY  
下面就是产生这个functor的类: ,j4 ;:F  
-Oo7]8  
6%mF iX  
template < typename Actor > d83K;Ryd  
class do_while_actor zc<C %t[~y  
  { xh7#\m_U8  
Actor act; [!@&t:A  
public : zc QFIP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `-l, `7e'  
bK)gB!  
template < typename Cond > +4kBd<0Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~W q[H  
} ; J?ljq A}i  
]jUxL=]r  
LL~bq(b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r?e)2l~C8j  
最后,是那个do_ a@&^t(1  
* /S=9n0  
=O qw`jw  
class do_while_invoker 1/t}>>,M  
  { J%?'Q{  
public : M <3P  
template < typename Actor > XYbc1+C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f IUz%YFn  
  { #,dE)  
  return do_while_actor < Actor > (act); qTA@0fL  
} Ea%} VZ&[  
} do_; IxY%d}[uo  
J$)lYSNE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qb+vptg@I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Fe(qf>E  
最后来说说怎么处理break和continue EUv xil  
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。 } k[gR I]  
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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