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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^Rx9w!pAN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P2nft2/eu?  
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, }I@L}f5N  
-s6![eV  
k`GA\&zt  
>~K qg~  
  class filler ?$e9<lsQq)  
  { 6a;v&5  
public : bzdb|I6Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <C9 XX~  
} ; {EdH$l>94  
-l%J/:  
7LO%#No",  
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: y^]tahbo  
Z}|(F RVk  
: Sq?a0!S  
M-i_#EWP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %lg=YGLQB  
G;f/Tch  
:>itXD!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q[+ac*F=Y  
[o*7FEM|<  
c{[q>@y pK  
"_2Ng<2  
二. 战前分析 %T7nO%p  
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。 3pmWDG6L  
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 0(_l|PScF  
jYiv'6z  
5wUUx#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <L&m4O#|  
  /* --------------------------------------------- */ pH`44KAuM  
vector < int *> vp( 10 ); k1VT /u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w,Ee>cV]a  
/* --------------------------------------------- */ z"*/mP2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~^+0  
/* --------------------------------------------- */ Gn;@{x6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m!U9m  
  /* --------------------------------------------- */ Jjl`_X$CB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %7O?JI [  
/* --------------------------------------------- */ ?'"X"@r5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y,pZTlE  
V] Et wA  
Ged[#Q  
k? Xc  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~n}k\s~|4  
1._1, _2是什么? L],f3<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5JhdV nT_  
2._1 = 1是在做什么? h_d<!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zXsc1erli  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !z{-?o/  
c)0amM  
I}2P>)K  
三. 动工 .Yw'oYnS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V(Yxh+KU  
16SOIT  
l]<L [Y,E-  
>3u ]OSb  
template < typename T > &F}"Z(B<wK  
class assignment L,; D@Xi  
  { RmrL^asg  
T value; 21RP=0Q:  
public : Ej7 /X ~  
assignment( const T & v) : value(v) {} -YD+(c`l  
template < typename T2 > /*Qq[C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?|e'Gbb_  
} ; b3YO!cJ  
s_.]4bl.8  
c%*($)#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U:F/ iXz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ap{}^  
E+C5 h ;p&  
-CH`>  
HG'{J^t  
  class holder ?X?&~3iD%  
  { A[WV'!A,  
public : PCnQ_A-Q  
template < typename T > F_uY{bg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P6,7]6bp  
  { \Ep0J $ #o  
  return assignment < T > (t); >!6i3E^  
} *Ywpz^2?:  
} ; mW%?>Z1=>d  
Nx#4W1B[`H  
#GaxZ  
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: j'i0*"x  
:Sg_t Of  
  static holder _1; ~"Gf<3^y+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y,8KPg@W  
EliTFxp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *=Z26  
而不用手动写一个函数对象。 z=&z_}M8  
(yo;NKq,@  
ydv3owN  
SvvUkQ#1w  
四. 问题分析 +D#Zn!P  
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。 vFrt|JC_{  
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。 @+U,Nzd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "x'),  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aKF*FFX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o  A* G  
K7I&sS^x  
五. 问题1:一致性 RnfXN)+P  
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?| m xw dugr`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5sde  
.'[/|4H  
struct holder _ nT{g  
  { 64Gi8|P  
  // `P+(&taT  
  template < typename T > O\;=V`z-  
T &   operator ()( const T & r) const P,gdnV ^  
  { E& 36H  
  return (T & )r; 'UM!*fk7C  
} DJh&#b  
} ; J3S&3+2G  
`29TY&p+"  
这样的话assignment也必须相应改动: 4aZCFdc  
,$r2gr!_G  
template < typename Left, typename Right > NnxM3*  
class assignment {gf>*  
  {  Kn+=lCk  
Left l; %IpSK 0<Sp  
Right r; 8dT'xuch  
public : Q F-)^`N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )&W|QH=AI  
template < typename T2 > U2*6}c<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0rMqWP  
} ; G2mNm'0  
EiV=RdL  
同时,holder的operator=也需要改动: >L2*CV3p  
ZcPUtun  
template < typename T > !"4w&bQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~ }KzJiL  
  { 3 %(Y$8U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rb_Z5T  
} ]H2R  
f[/.I,9U^  
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。 "!&B4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :B#EqeI  
^/KfH &E  
return l(rhs) = r; K_-MkY?+  
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。 m^$5K's&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^E@@YV  
| 1V2tx  
template < typename Tp > x72G^`Wv  
class constant_t IlHY%8F{  
  { H/i<_LP  
  const Tp t; >iy^$bqF  
public : G:+16XCra  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  {;RF  
template < typename T > N_vXYaY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .)ST[G]WK  
  { SMq9j,k  
  return t; $Xt;A&l2?  
} O_CT+Ou  
} ; ]V<"(?,K  
3_J>y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V<-htV  
下面就可以修改holder的operator=了 G.ud1,S#  
9-- dRTG  
template < typename T > uYTCdZQh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1l]C5P}E  
  { 6$z'wy/*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !QTPWA  
} 0ny{)Sd6um  
6K// 1U$  
同时也要修改assignment的operator() n!?r }n8  
)OUU]MUH  
template < typename T2 > ,eK2I Ao  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bFn(w:1Q  
现在代码看起来就很一致了。 JjDS"hK#  
86{ZFtv  
六. 问题2:链式操作 [0(mFMC`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AY@k-4  
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。 x:C@)CAr  
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。 V g6S/-  
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。 @WJf)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2$DSBQEx  
I}ndRDz[  
template < typename T > }6@%((9E 2  
struct result_1 h {H]xe[Q  
  { C,3T!\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^@N`e1  
} ; `=v@i9cTZ  
q!@c_o  
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: g6`.qyVfz'  
y0y+%H-  
template < typename T > 5 Af?Yxv  
struct   ref Pd,!&  
  { xT/9kM&}L  
typedef T & reference; ^:U;rHY  
} ; ]ci RiMkT(  
template < typename T > fW[_+r]  
struct   ref < T &> Upu%.[7  
  { gi '^qi2  
typedef T & reference; !Am =v=>  
} ; 1k`|[l^  
ELD +:b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WE7>?H*Ro  
(s.o  
template < typename T > 4bWfx _0W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lej^gxj/2  
  { l; */M.B  
  return l(t) = r(t); Scf.4~H 0  
} "NlRSc#  
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。 W0+u)gDDz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :E}6S  
m2wp m_vV#  
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  $.=5e3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t% <pbZO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r';Hxa '  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ya;@<b  
最后的布局是: "hJ7 Vv_  
                Add pFG]IM7o/u  
              /   \ rGGS]^  
            Divide   5 @^B S#  
            /   \ e?|d9;BO  
          _1     3 |)~Ex 9%ev  
似乎一切都解决了?不。 /YS@[\j4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ccIDMJ=2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {H/8#y4qp&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )j$b9ZBk  
3}v0{c  
template < typename Right > x;<oaT$X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !k4 }v'=  
Right & rt) const F0X5dv  
  { = E##},N"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3Pw %[q=g  
} \H},ou U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m 4wPuW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9[6G8;<D&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Krt$=:m|1  
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。 o6`Y7,]  
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。 6:e}v'q{  
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? s|fCR  
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: r@N39O*Wq  
EOMuqP)  
template < class Action > 6{Krw \0  
class picker : public Action IBn'iE[>  
  { (MF+/fi  
public : \<0G kp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} : HQ8M*o  
  // all the operator overloaded uK+9gTv  
} ; #"3[f@|e  
uD0(aqAZ  
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。 IG2`9rR  
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: GqmDDL1  
r_qncy,F  
template < typename Right > U]`'GM/x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u&?yPR  
  { =|j*VF2y"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1[fkXO{  
} E-5ij,bHv3  
L@d]RMNv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v%69]a-T  
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。 d=xI   
jWO&SWso  
template < typename T >   struct picker_maker i"2J5LLv  
  {  )zk?yY6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &k%wOz1vM  
} ; nsr _\F\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~x +:44*  
  { ;Wfv+]n9  
typedef picker < T > result; ?vL^:f["  
} ; n##w[7B*  
&\WkJ}&PnA  
下面总的结构就有了: nkr,  
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。 3Aqe;Wf9%+  
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。 's7SZ$(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y<'2BTf  
至此链式操作完美实现。 N~Sue  
Wj  
Zo}\gg3  
七. 问题3 $fj"*   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]VHdE_7)  
|+$j( YuH  
template < typename T1, typename T2 > -6 7f33  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =`7)X\i@z  
  { BHRrXC\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }~Kyw7?  
} fDm}J  
:+Z>nHe  
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: S*DBY~pZy  
AIRVvW~($  
template < typename T1, typename T2 > -c<1H)W  
struct result_2 m;tY(kO  
  { Yf2+@E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W0uM?J\O  
} ; WSpg(\Cs  
[#3Cg%V  
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? mG8  
这个差事就留给了holder自己。 ~M9 n<kmE  
    48"Y-TV  
o"+ &^  
template < int Order > t73Z3M  
class holder; q NQ3(1xW  
template <> 1o"oa<*_  
class holder < 1 > h+'eFAZ  
  { JXR/K=<^  
public : +/_B/[e<>  
template < typename T > |Nx!g fU  
  struct result_1 W0?Y%Da(4m  
  { m*Lv,yw %a  
  typedef T & result; hK9oe%kU~  
} ; H|Fqc=qp  
template < typename T1, typename T2 > pfn#~gC_=  
  struct result_2 |9i/)LRXe  
  { G>{:D'#  
  typedef T1 & result; $^+KR]\q  
} ; fM[fS?W  
template < typename T > dgqJ=+z 0y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M0IqQM57N  
  { Vi -!E  
  return (T & )r; 0-MasI&b  
} &8YI)G%  
template < typename T1, typename T2 > eq 1 4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d~1"{WPSn  
  { <IkD=X  
  return (T1 & )r1; YHv,Z|.w  
} uM!r|X)8  
} ; H=SMDj)s+  
Wes "t}[25  
template <> g8qAJ4  
class holder < 2 > &l}xBQAL  
  { (a4y1k t-  
public : 8P y_Y>  
template < typename T > @KRn3$U  
  struct result_1 &#\7w85$  
  { *z:lq2"G  
  typedef T & result; ?;7>`F6ld  
} ; `0vy+T5  
template < typename T1, typename T2 > ;%.k}R%O@  
  struct result_2 u2m{Yx|  
  { ^|12~d_.T  
  typedef T2 & result; ]qG5 Ne _  
} ; Evgq}3  
template < typename T > E0%Y%PQ**{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^9~%=k=  
  { Y`p&*O  
  return (T & )r; Q 6<Uui w  
} %lW:8 ckL  
template < typename T1, typename T2 > QF6JZQh<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B9Tztg  
  { &IY_z0=  
  return (T2 & )r2; D_kz R  
} on&=%tCAL  
} ; 6y!?xot  
5Jd {Ev  
tce8*:rNH  
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> >。 jmVy4* P_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2G> ]W?>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9uoj3Rh<  
`r$WInsDu  
return l(i, j) = r(i, j); q)y8Bv|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X.5LB!I)  
X,CF Y  
  return ( int & )i; >5W"a?(  
  return ( int & )j; pC Is+1O/  
最后执行i = j; _qNLy/AY  
可见,参数被正确的选择了。 k}qiIMdI  
+>({pHZ<S  
Qn&^.e9I  
rs+37   
nL~ b   
八. 中期总结 Bq`kVfx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?LM'5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2 -8:qmP(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P$(}}@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {627*6,  
9F!&y-  
&$im^0`r_  
 p$v +L  
g+*[CKO{  
T+!kRigN~P  
九. 简化 F x8)jBB_  
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。 ``Rb-.Fq,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4tTJE<y  
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: @U5>w\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k JFHUR  
  +-*/&|^等 ZeV)/g,w  
2. 返回引用。 ??Ac=K\  
  =,各种复合赋值等 +06j+I  
3. 返回固定类型。 "KwKO8f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #IDCCD^1=  
4. 原样返回。 < Ifnf 6~  
  operator, " z{w^k  
5. 返回解引用的类型。 }FVX5/.'  
  operator*(单目) "<#:\6aym  
6. 返回地址。 xM\ApN~W  
  operator&(单目) V;(LeuDH|  
7. 下表访问返回类型。 Y?cw9uYB  
  operator[] 2=EKAg=S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2O/_hv.  
  operator<<和operator>> +6atbbe}   
2oLa`33c1  
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。 Nig-D>OS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B?Skw{&  
^ EOjq  
template < typename Left > bk]|C!7$  
struct value_return )/'s& D  
  { !4:,,!T  
template < typename T > 4^&vRD,  
  struct result_1 4aC#Cv:0  
  { @@jdF-Utj;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9K!='u`  
} ; -yeT$P&|  
~@lNBF  
template < typename T1, typename T2 > 0J~4  
  struct result_2 ,e2va7}3  
  { t=AR>M!w~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^>fs  
} ; #eYVZ=E  
} ; /eQn$ZRP,  
4KCxhJq  
e=2D^ G#qE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @d\F; o<  
jTnu! H2o  
下面我们来剥离functor中的operator() -bwl~3ZTi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YbKW;L&Ff  
PJ{.jWwD  
return l(t) op r(t) D_Y;N3E/rS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DN+`Q{KS  
return op l(t) '&d4xc  
return op l(t1, t2) L6^h3*JyD  
return l(t) op scdT/|(U$  
return l(t1, t2) op 5 S 1m&s5k  
return l(t)[r(t)] H|Ems}b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o&]qjFo\m  
o#i {/# oF  
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: {8' 5  
单目: return f(l(t), r(t)); ze- iDd_y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L" o6)N  
双目: return f(l(t)); mIyaoIE|$  
return f(l(t1, t2)); b{&@ Lm0Tn  
下面就是f的实现,以operator/为例 $[Fk>d  
.qZ<ROZ  
struct meta_divide mWh:,[o  
  { gnQd#`  
template < typename T1, typename T2 > (< h,R@:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M-NR!?9  
  { sdb#K?l  
  return t1 / t2; 7P  
} _/Hu'9432  
} ; fRiHs\+  
Jps!,Mflc  
这个工作可以让宏来做: }5K\ l  
q bo`E!K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %vW@_A~  
template < typename T1, typename T2 > \ {0?76|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^#nAS2w7U  
以后可以直接用 R#0UwRjeF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aePk^?KbB  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <*L8kNykK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ae"B]Cxb_X  
J&Ah52  
l{<@[foc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^Oo%`(D?  
r;-\z(h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [|vd r.  
class unary_op : public Rettype ;*8$BuD  
  { \n}cx~j  
    Left l; [ACa<U/  
public : @sP?@< C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !(/dbHB  
GE|V^_|i  
template < typename T > 8IO4>CMkv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O %OeYO69  
      { OmsNo0OA  
      return FuncType::execute(l(t)); WHL@]^E@m  
    } yJ?6BLJi  
OF}vY0oiw?  
    template < typename T1, typename T2 > b^0=X!bg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eKt~pzXwm  
      { 6:H@= fEv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U2;_{n*g%  
    } H?PaN)_6-+  
} ; HUZI7rC[=)  
?e0ljx;  
up1kg>i%"  
同样还可以申明一个binary_op *~cq (PFQ  
`j9 ;9^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R,8;GS42  
class binary_op : public Rettype D/v?nW  
  { nwf(`=TC  
    Left l; 4PR!OB  
Right r; idEhxvAo  
public : _vm~yKId  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EjrK.|I0  
UZz/v#y~  
template < typename T > -a !?%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uWkW T.>$  
      {  Vmt$]/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +87|gC7B  
    } ZwM(H[iqL  
6o6I]QL  
    template < typename T1, typename T2 > &sJ-&7YZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 50 8v:?^'  
      { :<hM@>eFn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yw\Q>~$n[=  
    } a]]eQ(xQ  
} ; ?k@^U9?R  
fN&@y$  
^,}1^?*  
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 $t0o*i{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0fu*}v"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cDS \=Bf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5/8=Do](  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %tB7 &%ut  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xIA]5@;a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #zRHYZc'T|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) jh(T?t$&  
下面是修改过的unary_op Uo?4o*}  
L+N\B@ 0-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .J <t]  
class unary_op ml@;ngmp.  
  { .+A)^A  
Left l; ,BUrZA2\U$  
  9TX2h0U?  
public : 90#* el  
bmu]zJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zZ6m`]{B9?  
}{y)a<`  
template < typename T > EQN)y27poW  
  struct result_1 47N,jVt4  
  { Z_[ P7P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )(0if0D4  
} ; ~UJ.A<>Fh  
P -NR]f  
template < typename T1, typename T2 > .fbY2b([  
  struct result_2 %N)B8A9kh  
  { .W^B(y(tA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L&c & <+0T  
} ; tL3R<'  
ynv{ rMl  
template < typename T1, typename T2 > 1Y87_o'd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SV@*[r  
  { f`:GjA,J$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jYi,oE  
} ;89kL]  
yUj`vu 2  
template < typename T > vn+XY =Qnr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G&xtL  
  { yI1 :L -  
  return OpClass::execute(lt(t)); t5%cpkgh4  
} OKAU*}_  
||JUP}eP  
} ; 4^uSW&`;/  
 Z/%FQ  
Gsv<Rjj:  
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 kL%ot<rt)w  
好啦,现在才真正完美了。 \?; `_E`j  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0W(mx-[H/  
&EqLF  
template < typename Right > /1MmOB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [EDX@Kdq)  
  { tGgxID  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sSZ)C|Q  
} !{g<RS( c  
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。 qFD ZD)K  
'|DW#l\n  
hE|P|0U,n  
nd]SI;<  
*Jgi=,!m  
十. bind bZNqv-5 4h  
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。 H:@hCO[a  
先来分析一下一段例子 mY.v:  
pR$(V4>  
1Ng+mT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !l9{R8m>eJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "E(i<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !?nbB2,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )O]6dd  
我们来写个简单的。 053bM)qW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B n7uKa{P  
对于函数对象类的版本: 4yxQq7 m,  
_#u\ar)  
template < typename Func > s*k)h,\  
struct functor_trait p?i.<Z  
  { hq 3n&/  
typedef typename Func::result_type result_type; VBX)xQazU  
} ; r[S(VPo[()  
对于无参数函数的版本: B&]`OO>O  
Y;/@[AwF  
template < typename Ret > P.y +jyu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,^:{!?v  
  { lL}NiN-)t  
typedef Ret result_type; ye(b 7CX  
} ; >v]^nJl  
对于单参数函数的版本: *'>_XX  
geme_  
template < typename Ret, typename V1 > q&25,zWD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z`wIb  
  { <T}^:2G|  
typedef Ret result_type; WC#6(H5t$  
} ; ?9`j1[0  
对于双参数函数的版本: 8!E.3'jb  
~CNB3r5R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DpRMXo[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (/A.,8Ad  
  { ?2]fE[SqY  
typedef Ret result_type; )x6 &Y  
} ; @IL04' \  
等等。。。 *ERV\/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6u, g  
7kLu rv  
template < typename Func > tgF~5 o}?  
struct func_return Uu_qy(4  
  { Ui'v ' $  
template < typename T > ^B<-.(F  
  struct result_1 3Bl|~K;-  
  { L^JU{\C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |5^ iqW  
} ; }>{R<[I!G  
hIV9.{J  
template < typename T1, typename T2 > U1YqyG8  
  struct result_2 vFUp$[  
  { o<nM-"yWb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b 7sfr!t_d  
} ; 2+&;jgBP  
} ; *$A`+D9  
aT,WXW*  
& DP"RWT/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \l!+l  
Bl+\|[yd  
template < typename Func, typename aPicker > JG;}UuHYM  
class binder_1 WO>,=^zPJ  
  { 5Ew( 0K[  
Func fn; a4s't% P  
aPicker pk; ThV>gn5  
public : [[[C`H@  
;r@=[h   
template < typename T > pLu5x<  
  struct result_1 "~VKUvDu  
  { kwp%5C-S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B 2NIV7  
} ; &<><4MQ  
+(!/(2>~  
template < typename T1, typename T2 > 2D:/.9= 8v  
  struct result_2 ! >F70  
  { JL {H3r&/S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,#XXwm ^I  
} ; GJdL1ptc  
%vO(.A+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;8<HB1 &,  
* K$ U[$s  
template < typename T > r0nnmy]{d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  dw;<Q  
  { TFOx=_.%i  
  return fn(pk(t)); )&E]   
} F=Xb_Gd`  
template < typename T1, typename T2 > &w9*pJR %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hya.OW{  
  { xbi\KT`~  
  return fn(pk(t1, t2)); :2KPvp 7?  
} ?<F([(  
} ; P84YriLo  
n><ad*|MX  
}8AH/  
一目了然不是么? PCwc=  
最后实现bind T}{zh  
)o:sDj`b]  
|(l]Xr&O  
template < typename Func, typename aPicker > #8L: .,AYE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _N:$|O#  
  { &3IkC(yD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @-K[@e/uwy  
} Q\zaa9P  
IG|u;PH<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7Cp /{l;d  
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。 _"x%s  
f"gYXaVF+  
十一. phoenix MB:[: nX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "c} en[  
/JRZ?/<1  
for_each(v.begin(), v.end(), vn*K\,  
( ?7pn%_S  
do_ _QHk&-Lp  
[ &x B^  
  cout << _1 <<   " , " P7T'.|d  
] mW{uChHP  
.while_( -- _1), "*/IP9?]  
cout << var( " \n " ) *jQ$\|Y  
) Ax\d{0/oL2  
); zOA~<fhT  
A`M-N<T  
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: c2Z !Vtd  
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 L_9uwua.B~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8ZbXGQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !w UznyYwt  
LUxDP#~7  
a_/4^+  
template < typename Cond, typename Actor > 7xB]Z;:  
class do_while x6JV@wA&  
  { w%TrL+v  
Cond cd; ?fP3R':s  
Actor act; GK-P6d  
public : x0%m}P/  
template < typename T > "9^b1UH<  
  struct result_1 l]D $QT3  
  { lb9?Uc@  
  typedef int result_type; |*w)]2B l  
} ; *k#"@  
E<tR8='F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y@$E5sz  
@=AQr4&  
template < typename T > " wT?$E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vy5Fw&?"  
  { UkD\ma  
  do @i(9k  
    { FXY>o>K%h  
  act(t); wmVb0~[  
  } kl~/tbf  
  while (cd(t)); l=T;hk  
  return   0 ; 12L`Gi  
} {E(2.'d  
} ; o ~y{9Q  
'{~[e**  
IEm~^D#<=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SXl~lYUL  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *2~WP'~PQd  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FsO-xG"@"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S]%,g%6i  
下面就是产生这个functor的类: C[%&;\3S@  
!nJl.Y$  
j+-`P5  
template < typename Actor > 2.Ww(`swL  
class do_while_actor [~|k;\2 +  
  { oI`Mn3N  
Actor act; 3 SbZD   
public : ,)d`_AD+5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _~CJitR3  
.eVX/6,  
template < typename Cond > d)biMI}<5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `Nvhp]E  
} ; DC> R  
G8w@C  
r9bAbE bI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sl$y&C-  
最后,是那个do_ l}-k>fug  
_(gkYJ+MK  
K\B!tk  
class do_while_invoker .j,xh )v"  
  { S?i^ ~  
public : 5M'cOJ  
template < typename Actor > MW +DqT.h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S=V  
  { &Q"vXs6Gt  
  return do_while_actor < Actor > (act); Oz_CEMcy  
} S{2;PaK  
} do_; +ru`Zw5,  
a(O@E%|u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nSSJl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =&"pG` x  
最后来说说怎么处理break和continue "N &ix*($  
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。 7u^wO<  
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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