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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ItZ*$I1<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &F'n >QT9q  
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, X8~?uroq  
3 [O+wVv  
f/m0,EERk  
uw@-.N^  
  class filler r*FAUb`bG  
  { \(zUI  
public : ^^YP kh6sS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~ET XXu${I  
} ; _!?a9  
iWkC: fQz  
N7)K\)DS!z  
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: ],'"iVh  
dMI G2log  
~Ds3 -#mMy  
%P C[-(Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3aJYl3:0B  
}5Km \OI  
@jZ1WHS_a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fOP3`G^\  
\GK]6VW  
ZJ/K MW  
.B!  Z0  
二. 战前分析 {CX06BP  
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。 e=_Ng j)  
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 pTH5-l_f ]  
jFI`CA6P  
s;[WN.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L9!\\U  
  /* --------------------------------------------- */ I:;umyRH  
vector < int *> vp( 10 ); ? 0:=+%.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L3s"L.G  
/* --------------------------------------------- */ EbJc%%c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XXXQAY-,C  
/* --------------------------------------------- */ vu:] [2"0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m.lzkS]P  
  /* --------------------------------------------- */ z0&Y_Up+5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,y}~rYsP%  
/* --------------------------------------------- */ Z ?F_({im  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,Z8)DC=  
RQ8;_)%  
Lx| 0G $  
#W4 "^#2  
看了之后,我们可以思考一些问题: T5dnj&N ]  
1._1, _2是什么? 0u +_D8G  
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。 ` :Oje  
2._1 = 1是在做什么? jZiz 0[  
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。 L08lkq,  
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。 %Vk77(  
WM ]eb, 8q  
8KsPAK_  
三. 动工 !bCaDTz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h&rZR`g  
Sf2xI'  
%Y9CZRY 9  
vX&W;&  
template < typename T > x]IJ;  
class assignment gOm8 O,  
  { {/qQ=$t  
T value; c IPOI'3d  
public : a.a ,_  
assignment( const T & v) : value(v) {} /E:BEm!  
template < typename T2 > RSnBG"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zb:Z,O(vn  
} ; D[Q/:_2l  
2G_]Y8  
MHA_b^7?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7j88^59  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment thE9fr/  
d)d0,fi?-  
v[)8 1uY  
s(r4m/  
  class holder KxWm63"  
  { *JZlG%z  
public : vx}BT H  
template < typename T > >Sb3]$$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }hcY5E-n  
  { o4agaA3k  
  return assignment < T > (t); `A-  
} vhDtjf/*  
} ; [$#G|>x  
u-QHV1H`(  
6MLjU1  
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: OP\L  
$oPc,zS-gL  
  static holder _1; `O`MW} c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )jh~jU?c@  
e\!Aoky  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8is QL  
而不用手动写一个函数对象。 bCiyz+VyJn  
*;U<b  
4[)tO-v:Y  
69`*u<{PC  
四. 问题分析 )"7z'ar  
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。 d\25  
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。 #7KR`H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?-tNRIPW@p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D  ,[yx='  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /QQjb4S}  
[X*u`J  
五. 问题1:一致性 bD-OEB  
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?| B>@l(e)b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Pg)@*~  
qd<I;*WV  
struct holder `Jh<8~1  
  { *]nk{jo2  
  // `>OKV;~{z  
  template < typename T > A2 $05a$%  
T &   operator ()( const T & r) const <j3|Mh_(I  
  { eHR]qy 0_X  
  return (T & )r; A4rkwM  
} E()%IC/R  
} ; Ys|SacWC  
rinTB|5  
这样的话assignment也必须相应改动: WQbjq}RfI  
d]MpE9@'v  
template < typename Left, typename Right > OL_jU2,fv  
class assignment fK2r6D9  
  { Av4(=}M}@  
Left l; wuM'M<J@  
Right r; RE4WD9n  
public : Ty#sY'%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WdB\n/BWB  
template < typename T2 > Xz9[0;Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >?6HUUQ  
} ; JpxQS~VX  
Nr).*]g@~  
同时,holder的operator=也需要改动: dGz4`1(>  
Z] x6np  
template < typename T > mI]gDL1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c _!!DEe7  
  { ?'tRu !~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >(.Y%$9"E  
} 7 |GSs=  
1N<n)>X4  
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。 \A)Pcc}7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A;dD'Kgl  
ZX#60o8  
return l(rhs) = r; 9hh~u -8L  
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。 n{&;@mgI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w'E?L`c  
b=U3&CV9  
template < typename Tp > p#_ 5w  
class constant_t GLX{EG9Z  
  { tGzp= PyA  
  const Tp t; ayQeT  
public : _O ;4>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CGkx_E]  
template < typename T > v`]y:Ku|wR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >Bu9D  
  {  nF<xJs  
  return t; \Hf/8!q  
} gXM+N(M-  
} ; %(W8W Lz}  
ael] {'h]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X8-x$07)  
下面就可以修改holder的operator=了 ect$g#  
@|bJMi  
template < typename T > mx UyD[|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s`0IyQXVU  
  { W/}_y8q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HFlExa u  
}  sFnR;  
#9F>21UU  
同时也要修改assignment的operator() Nh}u]<B  
V!>j: "  
template < typename T2 > |lZp5MOc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~sPXkLqK  
现在代码看起来就很一致了。 1[$zdv{A  
1iNMgA  
六. 问题2:链式操作 =p"ma83  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d>F.C>  
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。  ST0TWE'  
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。 @65xn)CD{  
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。 sriDta?Cz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t`R{N1  
]!~?j3-k Q  
template < typename T > Q'JK *.l  
struct result_1 V|[NL4  
  { +|7N89l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +!!G0Zj/  
} ; "tK|/R+  
%>6ilG Q+  
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: e-[PuJ  
qxsHhyB_n;  
template < typename T > Bq1}"092  
struct   ref ewHs ]V+U  
  { !n P4S)A  
typedef T & reference; ?Zsh\^k.g  
} ; ^8J`*R8CL  
template < typename T > *Ms"{+C  
struct   ref < T &> IkjJqz  
  { 6x=w-32+ y  
typedef T & reference; nMfR< %r  
} ; }6<5mq)%  
[u37 Hy_Gi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6-0sBB9=u  
)9[u*|+  
template < typename T > )tnbl"0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eU,F YJt9  
  { K"&^/[vMB  
  return l(t) = r(t); c:&8B/  
} cofdDHXfQI  
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。 NO@`*:.^Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tf|;'Nc6  
xkax  
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 i3Bpim.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a]xGzv5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 URg;e M#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :#35mBe}k  
最后的布局是: &;)B qqXc  
                Add K~I?i/P=z  
              /   \ dr+(C[=  
            Divide   5 `j9\]50Z>  
            /   \ R=&-nC5e  
          _1     3 8iOHav4  
似乎一切都解决了?不。 u' Q82l&Y  
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。 gx',K1T  
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。 TI/RJF b  
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: &v t)7[  
o3GkTn O  
template < typename Right > G5K?Q+n   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "bF52lLu  
Right & rt) const QKB+mjMH#x  
  { K/ &`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9==4T$nM[  
} LjTSu9I>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l U4 I*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *w O~RnP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 qNP)oU92  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N6\rjYx+7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hf0(!C*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jC>#`gD  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: D GcpYA.7'  
qtozMa  
template < class Action > T!B\ixt6  
class picker : public Action ipg`8*My  
  { EU%v |]  
public : cz /cY:o)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b1jDbiH&  
  // all the operator overloaded k ,+,,W  
} ; PnInsf%;  
Z"_8 l3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 unew XHA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: bhIShk[  
g?Nk-cg  
template < typename Right > #asi%&3pP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <tZZ]Y]  
  { eOF *|9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =b>TFB=*N  
} qHdUnW  
, QWus"5H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W 02z}"#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 v<g=uEpN  
l~f3J$OkJ  
template < typename T >   struct picker_maker 4g8o~JI:v  
  { =E%@8ZbK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; adIrrK  
} ; 6SH0 y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5QuRwu_  
  { +y8Y@e}>  
typedef picker < T > result; G'#u!<(^h  
} ; &Tuj`DL  
=xRD %Z  
下面总的结构就有了: xH{-UQ3R  
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。 '@ Y@Fs  
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。 9T5 F0?qd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~ZSX84~@u  
至此链式操作完美实现。 LQ4:SV'3  
ZvT,HJ0?  
![\P/1p  
七. 问题3 %_4#WI  
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。 F0z7".)  
.'_}:~  
template < typename T1, typename T2 > S`zu.8%5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8a)Brl}u  
  { B= ~y(Mb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $w{d4")  
} 'uDx$AkY  
Ui (nMEon  
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: d7[^p N  
%aMC[i  
template < typename T1, typename T2 > G$V=\60a-  
struct result_2 `x#S. b  
  { .24z+|j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2p\xgAW?  
} ; wn!=G~nB  
E z}1Xse  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YX-j|m|  
这个差事就留给了holder自己。 X5VNj|IE  
    +~iiy;i(  
%sOY:>  
template < int Order > RH<2f5-sC!  
class holder; M.}J SDt  
template <> kBcTXl  
class holder < 1 > ]bh%pn  
  { cl `Wl/Q#  
public : >.`*KQdan  
template < typename T > vr4r,[B6y  
  struct result_1 h+j^VsP zB  
  { z{\tn.67  
  typedef T & result; 2XeyNX  
} ; |e2s\?nB0S  
template < typename T1, typename T2 > m!w|~ Rk  
  struct result_2 ' *a}*(0OA  
  { W-#DEU 7_  
  typedef T1 & result; wzju)qS  
} ; XF)N_}X^  
template < typename T >  6d;}mhH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J QnaXjW2  
  { O{~Xp!QQt  
  return (T & )r;  S9}I  
} P4_B.5rrJ  
template < typename T1, typename T2 > hN!;Tny  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L +Uq4S^  
  { T*%GeY [  
  return (T1 & )r1; CE96e y  
} 9]lI?j]o  
} ; 6_QAE6A  
~&T U  
template <> iD|~$<9o  
class holder < 2 > n ng|m  
  { }lX$KuD  
public : OHBCanZZ,  
template < typename T > dLb$3!3  
  struct result_1 _3 oo%?}  
  { [.xY>\e  
  typedef T & result; qm><}N7f  
} ; s) U1U6O  
template < typename T1, typename T2 > Qe _{<E  
  struct result_2 4Xa] yA =  
  { :FS5BT$=  
  typedef T2 & result; b7\>=  
} ; Z8bg5%  
template < typename T > erUK; +2g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3c6e$/  
  { :23S%B~X  
  return (T & )r; TBPu&+3  
} I1':&l^O  
template < typename T1, typename T2 > 7<e}5nA/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !nkIXgWz  
  { r/AOgS  
  return (T2 & )r2; E7\K{]  
} M KW~rrR  
} ; dL% *;   
Fy<:iv0>t  
V;MmPNP|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;a1DIUm'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qCcLd7`$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [HWVS  
'pIrwA^6N  
return l(i, j) = r(i, j); 4PxP*j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OXQA(%MK  
}B7Txo,Z  
  return ( int & )i; |}z5ST%  
  return ( int & )j; OeASB}  
最后执行i = j; Oo; ]j)z  
可见,参数被正确的选择了。 TxF^zx\  
"i#g [x  
4y3c=L No  
v"yu7tZ3N  
B2]52Fg-"  
八. 中期总结 V{oFig 6  
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: IKP_%R8.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WM|G/'q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fTPm Fb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >Z_;ZMu)  
tkk8b6%h?p  
o"X..m<  
< r~hU*u  
CUH u=  
`K+%/|!  
九. 简化 su=MMr>  
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。 [06m{QJ)1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D8,8j;  
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: V;SV0~&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [XI:Yf  
  +-*/&|^等 P!f0&W  
2. 返回引用。 SzB<PP2  
  =,各种复合赋值等 'J} ?'{.  
3. 返回固定类型。 0 `7y Pq*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AA^K /y  
4. 原样返回。 9;6)b 0=$  
  operator, 0M;El2 P$  
5. 返回解引用的类型。 _J,rql@nG<  
  operator*(单目) .qohHJ&  
6. 返回地址。 na $MR3@e  
  operator&(单目) Xn=yC Pi  
7. 下表访问返回类型。 kB CU+FC  
  operator[] - JEPh!oTt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s(fkb7W,gO  
  operator<<和operator>> T.I'c6|  
r-$xLe7a  
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。 q>'#;QA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D6@ c|O{Q  
pJ8F+`*  
template < typename Left > v]on0Pi!  
struct value_return .-HM{6J  
  { };rp25i  
template < typename T > _ s}aF  
  struct result_1 NbU4|O i  
  { t^MTR6y+8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FNraof @Oy  
} ; kBA.N l7  
SPlt=*C#_  
template < typename T1, typename T2 > J1O1! .  
  struct result_2 ($<&H>j0  
  { &1T)'Bn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3xz~##  
} ; W"@'}y  
} ; jq]5Y^e  
5SUO`4L  
'6NrL;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RICm$,  
M.dX;iM<  
下面我们来剥离functor中的operator() ^g(qP tQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~Sb)i f  
g#74c'+  
return l(t) op r(t) REU&8J@k&?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VOr: G85*s  
return op l(t) OHAU@*[lM  
return op l(t1, t2) }X8P5c!\  
return l(t) op #J/RI[a  
return l(t1, t2) op | X1axRO  
return l(t)[r(t)] 'L3MHTM>[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \36 G``e  
nU{Qi;0  
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: ?0dmw?i  
单目: return f(l(t), r(t)); }[|9vF"g.y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [g}#R#Y)  
双目: return f(l(t)); vde!k_,wZ  
return f(l(t1, t2)); ^"I@ 8k  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z}0{FwW"4  
M .6BFC  
struct meta_divide qZ>_{b0f  
  { -!7Z  
template < typename T1, typename T2 > HTiLA%%6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {9|*au(K  
  { ;|XX^  
  return t1 / t2; 0#'MR.,  
} z0\ $# r^I  
} ; tQNc+>7k+u  
$2*_7_Qb  
这个工作可以让宏来做: O95gdxc  
aKW-(5<JW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :D3:`P>,c  
template < typename T1, typename T2 > \  1hi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]m`:T  
以后可以直接用 '")'h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q;>Yk_(S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %k?/pRv$>  
(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。。。) AfO.D ?4x  
T.z efoZ  
1(T2:N(M-A  
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 *[ 0,QEy  
p9G+la~;VM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3 []ltN_  
class unary_op : public Rettype Yg5o!A  
  { o` QH8  
    Left l;  I*f@^(  
public : >3b< Fq$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z"|jCdZGM  
~kV>nx2  
template < typename T > ;TDvk ]:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jo[ &y,  
      { LrO[l0#'Q  
      return FuncType::execute(l(t)); 8q]"CFpa  
    } +<@1)qZ(E  
O\cc=7  
    template < typename T1, typename T2 > `2+TN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 32 j){[PL3  
      { 0 5?`W&:9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F> Ika=z,  
    } 8VU(+%X  
} ; WQCnkP  
&m36h`tM  
POl-S<QV  
同样还可以申明一个binary_op E[ -yfP~[  
C%<Dq0j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aLLI\3  
class binary_op : public Rettype uIO?4\s&G  
  { .EWjeVq  
    Left l; ]QY-L O(  
Right r; 6||%T$_;}  
public : C[TjcHoA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c^H#[<6p  
80%"2kG  
template < typename T > x{!+ 4W;S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v h)CB8  
      { $_'<kH-eP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ncUhCp?'  
    } ->{\7|^  
#%$@[4 "V  
    template < typename T1, typename T2 > YVF@v-v-,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Pq |6dz  
      { >2K'!@ ~'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3zfpFgD!  
    } 4Hyp]07  
} ;  )D+eWo  
=s:kC`O  
e)-$ #qW  
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 \N|}V.r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hB>FJZQ_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e 5(|9*t  
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。 )~$ejS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @HI@PZ>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &uaSp, L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |Om][z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8(NS;?  
下面是修改过的unary_op &q-P O  
wS$ 'gKA6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {Eo Z }I  
class unary_op )9/iH(  
  { %( %EEt  
Left l; ]{|l4e4P  
  M`=\ijUwN  
public : oWDn_GnG`h  
`T%nGVl>\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =*-a c  
GM^H )8U  
template < typename T > !3c+}j-j  
  struct result_1 .;bU["fn)  
  { ,B x0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =b)!l9TX  
} ; 8&+u+@H  
:*l\j"fX5  
template < typename T1, typename T2 > N7 _rVcDe  
  struct result_2 ?a, `{1m0\  
  { ?)Gb=   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %qrUP\rn  
} ; GX.a!XQ@!  
(Cti,g~  
template < typename T1, typename T2 > ]-heG'y]{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S n~P1C  
  { 9zBt a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g[ @Q iy  
} D 7thLqA  
ei]Q<vT6  
template < typename T > VJr~h "[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wB[ JFy"E  
  { mH<|.7~0  
  return OpClass::execute(lt(t)); Yu[MNX ;G  
} :$X dR:f}}  
K`|V1L.m  
} ; \\oa[nvL~  
_S &6XNV  
fpzEh}:H\  
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 (YPG4:[  
好啦,现在才真正完美了。 4eaH.&&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3s*mq@~1X  
`'(@"-L:7  
template < typename Right > 6|6O| <o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $`C$|9S  
  { cI7aTLC"s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }LWrtmc  
} %f&Bt,xEo  
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。 ^s=F<_{  
yRhD<*  
5ry[Lgg  
Z\1`(Pq7`  
0!axAvBV  
十. bind [>Zg6q|  
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)z  
先来分析一下一段例子 QS,_=< (  
\D%n8O  
&MrG ,/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PUd/|Rc/}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u VUrg;>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0o.h{BN  
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。 xTZJ5iZ17  
我们来写个简单的。 i MS4<`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7{rRQ~s&g9  
对于函数对象类的版本: sv\=/F@n  
,>pv>)u{  
template < typename Func > Y\(?&7Aax  
struct functor_trait puF*WxU)  
  { #Oa`P  
typedef typename Func::result_type result_type; ]h=y  
} ; r6:nYyF$)v  
对于无参数函数的版本: p5nrPL  
tKi ^0vE8  
template < typename Ret > <V8=*n"mR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qV$0 ";d  
  { %we! J%'Y]  
typedef Ret result_type; ;O .;i,#Z  
} ; =NRiro  
对于单参数函数的版本: Tkh?F5l  
dTU`@!f  
template < typename Ret, typename V1 > (b.Mtd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y<yU5  
  { AX{yfL  
typedef Ret result_type; Ojp|/yd^YL  
} ; iA"H*0  
对于双参数函数的版本: /'>ck2drjk  
SR/ "{\C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s*>B"#En  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8PRB_ny  
  { !ZN"(0#qz  
typedef Ret result_type; aQ1n1OBr  
} ; \AD|;tA\vE  
等等。。。 (rf8"T!"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <$ nMqUu0  
Wb{8WPS  
template < typename Func > **n109R  
struct func_return 1lv. @-  
  { lIatM@gU  
template < typename T > "Z a}p|Ct  
  struct result_1 5PKdMEK|q  
  { E{B40E~4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =XUt?5  
} ; q0_Pl*  
wH qbTA  
template < typename T1, typename T2 > YtT:\#D  
  struct result_2 rf2-owWN  
  { 4?7OP t6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $0;Dk,  
} ; wOl]N2<  
} ; iM{aRFL  
h{VGh kU9f  
uo^tND4a;j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !ma'*X  
O#b%&s"o  
template < typename Func, typename aPicker > -$j|&l  
class binder_1 !~f!O"n)3r  
  { #_fL[j&  
Func fn; ?OWJUmQ  
aPicker pk; TSP#.QY  
public : ey[+"6Awne  
-;[,`g(f  
template < typename T > -<n]Sv;V  
  struct result_1 h&t9CpTfeJ  
  { Y/n],(t)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '$be+Z32  
} ; =MMSmu5!  
<o_(,,P%  
template < typename T1, typename T2 > j1P#({z[  
  struct result_2 7cT ~u  
  { _O>8jH!#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z_ia3k<  
} ; >z69r0)>  
cpBTi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5!d'RBO   
oOy_2fwZPp  
template < typename T > K(p6P3Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8|\?imOp\[  
  { 5 ]@"f/  
  return fn(pk(t)); H5p&dNO  
} lhx]r}@'MC  
template < typename T1, typename T2 > >[gNQJ6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gLPgh%B4  
  { g E;o_~  
  return fn(pk(t1, t2)); Ba]^0Y u  
} z] teQaUZ  
} ; R9lb<`  
Z\*jt B:  
c{K[bppJ*  
一目了然不是么? $<s 3;>t  
最后实现bind 8Ir = @  
[cf!%3>53  
Ln5g"g8gb%  
template < typename Func, typename aPicker > #x5?RHX56  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AtW<e;!0te  
  { T0P_&E@X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \#)w$O  
} Oi4tG&q  
XfH[: XG3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6.g k6  
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。 dgM@|&9*m  
4z>SI\Ss  
十一. phoenix 924a1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H)O I&?  
E?[]N[0Kl  
for_each(v.begin(), v.end(), ,[<+7  
( @a}jnl(2  
do_ n|f Huv  
[ )wueR5P  
  cout << _1 <<   " , " E(G&mfhb  
] $fl+l5?9  
.while_( -- _1), Y|96K2BR  
cout << var( " \n " ) /#I~iYPe  
) uiIS4S_  
); L9":=  
_iZ_.3 Ip  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: B`<K]ut  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x C+TO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i-*ZW:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %?z8*G]M  
Ea\Khf]2  
p;<brwN  
template < typename Cond, typename Actor > YPNG9^Y  
class do_while IG=#2 /$  
  { :J6lJ8w ?  
Cond cd; #J09Eka;J  
Actor act; ZQY?wO: [  
public : bL]NSD  
template < typename T > |Y&&g=7  
  struct result_1 yRv4,{B}X>  
  { G2BB]] m3  
  typedef int result_type; Kk9W=vd  
} ; p?XVO#  
(N :vDq'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c}r"O8M  
W 2.Ap  
template < typename T > o-_H+p6a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A$Ok^  
  { T.?}iz=ZEq  
  do 9B<aYp)  
    { KoKd.%  
  act(t); G=l-S\0@  
  } YecV+ K'p:  
  while (cd(t)); ;dVYR=l  
  return   0 ; `4kVe= {  
} GP{$w_'!J0  
} ; @m+2e C77  
::R5F4  
 \qj(`0HG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SM8Wg>  
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。 0S71&I$u]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G24 Ov&H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !$L~/<&0g  
下面就是产生这个functor的类: FH7h?!|t  
ee\QK,QV  
#$0*Gd-N  
template < typename Actor > !}PZCbDhL  
class do_while_actor {7Q)2NC  
  { b:t|9 FE%  
Actor act; j;SK{Oq  
public : ,A9_xdv5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' >R?8Y  
x,:DL)$1  
template < typename Cond > $~5ax8u&!#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eNc>^:&y*  
} ; ^2)<H7p  
 xh|<`>5  
&UfP8GE9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RBOg;EJ  
最后,是那个do_ iV2v<ap.n  
;nbV-<e  
(utk)  
class do_while_invoker g?E8zf `  
  { F0x'^Z}Q;  
public : 7*\Cf qrU  
template < typename Actor > n5>OZ3 E@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q@[UeXu?pZ  
  { c.4WwzK  
  return do_while_actor < Actor > (act); IF'Tj`yD  
} o'J^kd`  
} do_; *!m(oP  
v@ifB I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JpE7"Z"~MS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hAU@}"=G  
最后来说说怎么处理break和continue Ym|%ka  
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。 E)F#Z=)  
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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