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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #|;;>YnZ   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2^ kK2D$o  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, fk'DJf[M  
Q|tzA10E  
naiy] oY"  
aB)G!Rm&  
  class filler @i>o+>V  
  { )O$T; U  
public : NzC&ctPk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w(UZmZb}  
} ; oG' 'my#3  
=0mXTY1  
A"Sp7M[J  
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: R~N'5#.*M  
4$Ud4<  
2,e>gP\]  
!DZ4C.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 91:TE8?Z  
Pw/$ }Q9X  
NY\-p=3c7=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [WBU _  
L]3gHq  
#p/'5lA&j  
t[%ELHV  
二. 战前分析 9}#9i^%}  
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。 "fWm{;  
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 0s%]%2O N  
31{) ~8  
C)|#z/"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KJCi4O&  
  /* --------------------------------------------- */ ?jH u,  
vector < int *> vp( 10 ); v.{I^=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uV\~2#o$_  
/* --------------------------------------------- */ f\c%G=y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b_GAK  
/* --------------------------------------------- */ '[Z.\   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b*dEX%H8sf  
  /* --------------------------------------------- */ Lo uYY: Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Qvm[2mb  
/* --------------------------------------------- */ ~RIa),GVX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e<-^  
}`D-]/T8.  
+YnQOh%v0s  
BTa#}LBZ+  
看了之后,我们可以思考一些问题: -< }#ImTN  
1._1, _2是什么? qY|NA)E)Bp  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "<1-9CMl  
2._1 = 1是在做什么? Vo(V<2lw}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _NB8>v  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 28=L9q   
>|_B=<!99W  
4 k y/a1y-  
三. 动工 Fu"@)xw/-q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;1L7+.A  
A S]jJc^  
D}L4uz?  
\!!1o+#1j  
template < typename T > 0;:AT|U/d  
class assignment pb}4{]sI  
  { &1M#;rE;D#  
T value; V(<(k,8=  
public : 0]MI*s>&  
assignment( const T & v) : value(v) {} y>|AX/n  
template < typename T2 > 06fs,!Q@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n%I9l]  
} ; ~Pi CA  
?PDrj/: *  
&ZAc3@l[c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <7yn:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A:YWXcg  
<PTi>C8;r  
g].v  
Mp)|5<%  
  class holder uW^W/S%'  
  { | sZu1K  
public : g0"KC X  
template < typename T > -KU@0G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8b:\@]g$  
  { wm s@1~I  
  return assignment < T > (t); rK r2 K'  
} IXt cHAgX  
} ; UCS`09KNJ  
DY!mq91  
[nG[@)G~0M  
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: 4{J'p19  
6HxZS+], c  
  static holder _1; kJ:zMVN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l$eKV(CZ4  
77o&$l,A|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `%Uz0hF  
而不用手动写一个函数对象。 fqS cf}s  
2mVLR;s{_  
~ZXAW~a}  
aFVd}RO0  
四. 问题分析 >? ({  
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。 W.VyH|?  
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。 2Ik@L,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X^ZUm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i"U<=~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XIJ{qrDr  
P'q . _U  
五. 问题1:一致性 `8N],X  
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:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :z}  
G?QU|<mj<  
struct holder VKXZA2<?'  
  { DsH`I %w{  
  // `-[+(+["  
  template < typename T > LTt| "D  
T &   operator ()( const T & r) const 1$a dX  
  { +)7Yqh#$  
  return (T & )r; ]6 vqgu  
} 5N4[hQrVJ  
} ; w-(^w9_e  
V;SXa|,  
这样的话assignment也必须相应改动: x8wal[6  
,1g*0W^  
template < typename Left, typename Right > 0A>Fl*  
class assignment ~\D H[Mt  
  { gw`}eA$  
Left l; <6)  w  
Right r; 'hw_ew   
public : l#G }j^Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #3o]Qo[Sc  
template < typename T2 > 13:0%IO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1F_ 1bAh$  
} ; zPT!Fa`  
&.t|&8-  
同时,holder的operator=也需要改动: ;Z(~;D  
4yu ^cix(  
template < typename T > VIjsz42C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 58 Rmq/6s  
  { M`kR2NCi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,"!P{c  
} 6X.lncE@p  
9p5{,9.3*  
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。 34P5[j!h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OY/sCx+c  
L?5OWVX!v  
return l(rhs) = r; YOHYXhc{S  
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。 LYY|8)Nj2"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =w&<LJPJ  
C4ut!I #  
template < typename Tp > y~N,=5>j  
class constant_t K?o}B  
  { 4x JOPu  
  const Tp t; d.3O1TXK  
public : (~>L \]!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ck0R%|  
template < typename T > GL_a`.=@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (mJqI)m8  
  { L('G1J}  
  return t; d#9"_{P  
} y`EcBf  
} ; OgTE^W@  
fYzOT, c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yEfV8aY'*  
下面就可以修改holder的operator=了 |,ZmRW^2K  
{m/\AG)1I  
template < typename T > hL,+wJ+A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D~xU r )E  
  { M7(vI4V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <k^P>Irb3t  
} $MmCh&V  
\ l +RX*  
同时也要修改assignment的operator() %#Vn?zr|~  
Zbp ByRyN  
template < typename T2 > f*g>~!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MKdBqnM(F  
现在代码看起来就很一致了。 U$`)|/8  
>_biiW~x:  
六. 问题2:链式操作 qK4E:dD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %8T:rS  
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。 {da Nw>TH  
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。 h !~u9  
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。 O]n"aAu@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qYW{$K  
=Po!\[SBU  
template < typename T > [Pdm1]":(  
struct result_1 r'p;Nj.  
  {  kQ$Q}3f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JqO#W1h~R|  
} ;  8IH&=3  
gkuI!=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Mc9P(5Bf  
9Osjh G  
template < typename T > G^F4c{3c~  
struct   ref W&]grG2/  
  { Z3G>DF:$  
typedef T & reference; <4y1[/S  
} ; hgE!) UE  
template < typename T > 0:**uion  
struct   ref < T &> }`$:3mb&f  
  { aho;HM$hjP  
typedef T & reference; C9/?B:  
} ; 8kih81tx"U  
qphN   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I~qS6#%r  
` BH8v  
template < typename T > -uiZp !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /'=C<HSO  
  { GG\]}UjX  
  return l(t) = r(t); ]do0{I%\eq  
} ke~O+]  
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。 6:B[8otQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0gVylQ  
%#NaM\=8v  
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 sb_>D`>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  `-4c}T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;0}$zy1EZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WZRrqrjq  
最后的布局是: A~-e?.  
                Add K$Y!d"D  
              /   \ H!&]Di1Eh  
            Divide   5 TeQWrm s  
            /   \ r]km1SrS  
          _1     3 A5Yfm.Jy  
似乎一切都解决了?不。 O!sZMGF$p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SPL72+S`,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 N40.GL0s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'M+iVF6  
r,i^-jv;  
template < typename Right > tCK%vd%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W)V"QrFK  
Right & rt) const [Y*p I&f  
  { d>NElug  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r M'snW)  
} 4NwGP^ n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y{@ez  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &^1DNpUZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m$A|Sx&sG$  
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。 E$f.&<>T  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]BCH9%zLj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gOO\` #  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .0#?u1gXsX  
B4GgR,P@S  
template < class Action > ~tDV{ml  
class picker : public Action E<'3?(D9hL  
  { iO3@2J  
public : Tm[IOuhM'?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X'ryfa1|  
  // all the operator overloaded c^UG}:Y  
} ; rjQV;kX>  
kwZ 8q-0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |>GtClL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3Zdkf]Gh  
>va#PFHA  
template < typename Right > lW?}jzuo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &iL"=\#  
  { 3yDa5q{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [1dlV/  
} RMmDcvM"k  
# o)a`,f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [Pby  d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 pb}QP  
2>.B*P  
template < typename T >   struct picker_maker c&AA< 6pkv  
  { xgL*O>l)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )fpZrpLXE  
} ; D^I%tn=F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cz Jze  
  { me$ 7\B;wy  
typedef picker < T > result; :^1 Xfc"  
} ; Dx/?0F7V  
4iRcmsP  
下面总的结构就有了: A/W0O;*q  
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。 }X)mZyM[  
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。 i=.zkIjSh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Cz+>S3v M  
至此链式操作完美实现。 5)2lZ(5.A#  
:Y0*P  
U=QV^I Qm  
七. 问题3 =5oE|F%  
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。 fZ]Y  
9Rzu0:r.,  
template < typename T1, typename T2 > /'u-Fr(Q+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W'-B)li   
  { @.a[2,o_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pqBd#  
} d11~ mU\  
5K;jW  
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: ~0!s5  
 4EJ  
template < typename T1, typename T2 > nxKV7d@R  
struct result_2 O2q`2L~  
  { ]P<u^ `{*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hoD (G X  
} ; ZTVX5"#Q  
a"0Xam  
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? 8{8J(~  
这个差事就留给了holder自己。 0j7W\'!t  
    35?et-=w  
s}uOht} o  
template < int Order > u= 5&e)v3  
class holder; <6)Ogv",  
template <> &#F>%~<or  
class holder < 1 > * h!gjbi  
  { {PnvQ?|Z  
public : S2kFdx*Zf  
template < typename T >  T+9#P4  
  struct result_1 -[|R \'i  
  { Nj5Mc>_   
  typedef T & result; 0hn N>?  
} ; !=3[Bm G  
template < typename T1, typename T2 > /9,!)/j  
  struct result_2 t Q385en  
  { UIi;&[  
  typedef T1 & result; Q35$GFj"jD  
} ; Waj6.PCFm  
template < typename T > X&8&NkH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IKMkpX!]  
  { MxD,xpf  
  return (T & )r; S4aN7.'Q  
} 7;jwKA;k  
template < typename T1, typename T2 > Kp'_lKW)]q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lRF04  
  { ]wMd!.lm-  
  return (T1 & )r1; PxNp'PZr9  
} ?{NP3  
} ; PTWP7A[  
[fiB!G ]?  
template <> D>|m8-@]  
class holder < 2 > l E=(6Q  
  { yl/-!  
public : zRd^Uks  
template < typename T > o|YY,G=C  
  struct result_1 NGcd  
  { :hr% 6K7  
  typedef T & result; !K-lO{Z^  
} ; wmAZ {  
template < typename T1, typename T2 >  $A]2Iw!&  
  struct result_2 18f!k  
  { : W6`{Z  
  typedef T2 & result; 5ltEnvN  
} ; ?{[ ISk)  
template < typename T > M{cF14cQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k&wCa<Rs~R  
  { Z0uo. H@.N  
  return (T & )r; dmI~$*  
}  +:k Iq  
template < typename T1, typename T2 > b;G3&R]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -c|dTZ8D)8  
  { AiKja>Fl<  
  return (T2 & )r2; X|zQZ<CO  
} Hof@,w  
} ; ~~>`WA\G5,  
3tzb@T  
qM= $,s*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 y (@j;Q3(r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ySAkj-< /P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :FB-GNd  
sQUJ]h  
return l(i, j) = r(i, j); 3D32'KO_"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NbgK# ;  
zGzeu)d  
  return ( int & )i; N^</:R  
  return ( int & )j; H3\4&q  
最后执行i = j; 1W3+ng  
可见,参数被正确的选择了。 cCx@VT`0  
+yYxHIOZ(  
OH.^m6Z  
9 Rl-Jz8g  
B=14 hY@`  
八. 中期总结 (K9pr>le  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :5|'C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `#@#e Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7QV@lR<C2R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zntvKOIh  
m}Xb#NAF8  
Q^13KWvuV  
*Z}^T:3iw}  
<L'!EcHm%]  
4SRjF$Bsz  
九. 简化 eb1WTK@  
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。 :kU#5Aj gK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @jh\yjrW  
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: ]JDKoA{S0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <14,xYpE  
  +-*/&|^等 [0c7fH`8V  
2. 返回引用。 wHx@&Tp  
  =,各种复合赋值等 5rp,xk!  
3. 返回固定类型。 wavyREK   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3oD?e  
4. 原样返回。 W5i{W'  
  operator, p>M8:,  
5. 返回解引用的类型。 m\*;Fx  
  operator*(单目) f2h`bO  
6. 返回地址。 B ]*v{?<W  
  operator&(单目) T{ WJf-pI  
7. 下表访问返回类型。 ZkWX4?&OMt  
  operator[] WAq)1gwN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !s^[|2D_U  
  operator<<和operator>> 7sypU1V6  
-Cn x!g}  
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。 unX mMSz(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pW4O[v`  
xWRkg$A  
template < typename Left > 6&oaxAp<s  
struct value_return J|$UAOEDa  
  { S?Y%}  
template < typename T > Sb QM!Q  
  struct result_1 RnV#[bM{  
  { MZIZ"b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #(pY~\  
} ; y26?>.!  
gn-@OmIs  
template < typename T1, typename T2 > hl} iw_e  
  struct result_2 cQzUR^oq,  
  { cnw?3/J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H8!; XB  
} ; x*'2%3C~  
} ; N1D{ %  
!)r1zSY"g  
pNFVa<D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =Ju%3ptH0  
2I[(UMI$7  
下面我们来剥离functor中的operator() evSr?ys  
首先operator里面的代码全是下面的形式: } "QL"%  
P>}OwW  
return l(t) op r(t) bU4l|i;j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bVxbQ$  
return op l(t) c)`=wDi  
return op l(t1, t2) ,7:? Du}  
return l(t) op ee2k..Tq#  
return l(t1, t2) op \+Nn>wW.  
return l(t)[r(t)] -3GlpC22  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'Lu d=u{  
f|+aa6hN  
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: E !EENg  
单目: return f(l(t), r(t)); 1[] 9EJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QnJd}(yN  
双目: return f(l(t)); #fVk;]u`[3  
return f(l(t1, t2)); Hb&C;lk  
下面就是f的实现,以operator/为例 j^5VmG  
M o?y4X  
struct meta_divide T`$!/BlZ  
  { mXwDB)O{)  
template < typename T1, typename T2 > r=gF&Og,?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )BeB xo7lv  
  { -|DBO0q  
  return t1 / t2; %n{ue9  
} vqhu%ZyP  
} ; _uL8TC ^  
^ *1hz<  
这个工作可以让宏来做: 0/5{v6_rG  
d_1uv_P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GIM'H;XG  
template < typename T1, typename T2 > \ WSxE/C|[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6s.>5}M!  
以后可以直接用 7`J= PG$A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !sVW0JSh  
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 Y3.^a5o  
(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。。。) b"JX6efnN  
h+DK .$  
c#zx" ,K  
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 $!goM~pZ  
,a34=,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "1wjh=@z  
class unary_op : public Rettype " ?=$(7uc  
  { g/+|gHq^  
    Left l; 1|WrJ-Uf  
public : z1m-t# v:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s 9n_s=w  
=3;~7bYO  
template < typename T > $DeVXW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v*JXrB&x  
      { yvCX is  
      return FuncType::execute(l(t)); je;|zfe]  
    } ^wlo;.8Y  
G-[.BWQ   
    template < typename T1, typename T2 > ja&S^B^@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /5Tp)h|  
      { PiJ >gDx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |>/m{L[  
    } %7A?gY81  
} ; [_-[S  
GK&R,q5}  
R4%}IT^%P  
同样还可以申明一个binary_op 3H`r|R  
!BDJU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hto+spW  
class binary_op : public Rettype Gt$PBlq0  
  { L2IY$+=M  
    Left l; z9 $1jC  
Right r; 06NW2A%wv  
public : (R]b'3,E$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n{"e8vQx  
u>*d^[zS  
template < typename T > %9OVw #P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a8 .x=j<  
      { =gAn;~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4W<8 u(  
    } 7OD2/{]5  
&?*H`5#?G  
    template < typename T1, typename T2 > i#I7ncX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hQ}y(2A.XI  
      { TG6E^3a P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LAH.PcjPa  
    } 9'0v]ar  
} ; !'(QF9%Q  
-eFq^KP2  
8Z>=sUMQ  
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 O4oI&i 7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nEgYypwr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %I#[k4,N  
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。 rnP *}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _ q^JjR  
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。。。 }8dS[-.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P"a9+ti+'  
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) j>)yV@g/  
下面是修改过的unary_op Yu: !l>  
s:*" b'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !"SuE)WM  
class unary_op ]SL0Mn g8  
  { ys9'1+9  
Left l; n{=Nf|=  
  >{eGSSG0  
public : "qhQJql  
HFW8x9Cc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z4rg.ai  
#\&64  
template < typename T >  %Krf,H  
  struct result_1 bG/[mZpRT  
  { j7qGZ"8ak  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qq<+QL|  
} ; eT@, QA(3  
k? !'OHmBL  
template < typename T1, typename T2 > s!?T$@a=  
  struct result_2 lr9s`>9  
  { l {t! LTf;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yZY.B {  
} ; jfjT::f>l  
c=<5DC&p  
template < typename T1, typename T2 > |g!3f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,IRy. qy  
  { I*0TI@Lo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *eAzk2  
} .$-GGvN]  
\s_`ZEB  
template < typename T > )<vuv9=k\%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const li&&[=6A  
  { a[7 Lqu  
  return OpClass::execute(lt(t)); lO=~&_  
} o,_R;'\E[a  
b 2XUZ5  
} ; ,2]a<0m  
Qn`Fq,uvL  
v|wO qS  
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 t&H3yV  
好啦,现在才真正完美了。 wg=-&-  
现在在picker里面就可以这么添加了: A;gU@8m  
e2"gzZ4;g  
template < typename Right > aUbmEHFTV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *V?p&/>MT  
  { R_B`dP<"~Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~c${?uf   
} {J]x81}*;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7(B"3qF8|  
N.?)s.D(  
hi^t zpy  
e#s-MK-Q  
ab^>_xD<  
十. bind  TgvBy  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y1 *8&xT  
先来分析一下一段例子 Kd;)E 9Ti  
^'Qe.DW[  
52q<|MW%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D0LoT?$N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tlcNGPa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qb?e A  
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。 1hW"#>f7  
我们来写个简单的。 p #Y2v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fm$)?E_Rp  
对于函数对象类的版本: -gVsOX0  
OpFm:j3  
template < typename Func > B-W8Zq#4>  
struct functor_trait L% `lC]  
  { !uSG 1j" y  
typedef typename Func::result_type result_type; WO{E T  
} ; IRIYj(J  
对于无参数函数的版本: EJ=ud9  
l 1eF&wNC  
template < typename Ret > S94S[j0D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ws< (LH  
  { #T$yQ;eQ  
typedef Ret result_type; W \XLf,_+  
} ; Z^O_7I<5E  
对于单参数函数的版本: 'yNS(Bg=  
Zx 5Ue#I  
template < typename Ret, typename V1 > t>JPK_b0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ih^ziDcW  
  { Q<T+t0G\O-  
typedef Ret result_type; Uq^-km#a  
} ; L'r gCOJ<  
对于双参数函数的版本: UB,:won  
GDY=^r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  $M|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /<Yz;\:Jy  
  { NM4b]>   
typedef Ret result_type; +AYB0`X)  
} ; ~ ^*;#[<  
等等。。。 nj6|WJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?XB[awTD~  
R_2T"  
template < typename Func > J4#rOS  
struct func_return nWFU8u%  
  { IM=3n%6  
template < typename T > ;3Z6K5z*f  
  struct result_1 %JPBD]&M  
  { XB;C~:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $u%7]]Y^\  
} ; ^!rAT1(/_  
#}S<O_  
template < typename T1, typename T2 > R?iC"s!  
  struct result_2 q6EZ?bo{  
  { FgnPh%[u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "-R19SpJKh  
} ; 0$=w8tP)  
} ; 4~~G i`XE  
1Uk Gjw1J  
D|D) 782  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SSysOeD+  
U o[\1)  
template < typename Func, typename aPicker > ZK5 wZU  
class binder_1 #D-Ttla  
  { "wnN 0 p  
Func fn; ^=[b]*V  
aPicker pk; 'nN'bVl/  
public : nR8r$2B+t  
,vB~9^~  
template < typename T > 8 DPn5E#M1  
  struct result_1 HwZ"l31  
  { @7`=0;g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1"f)\FPGe  
} ; ^T*'B-`C7X  
9wdl1QS  
template < typename T1, typename T2 > A.cNOous|  
  struct result_2 Td 5yRN! ?  
  { 2x!cblo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %/w%A:y#&  
} ; Ni>!b6 Z`[  
w@x||K=Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v,d'SR.  
/wU4^8Hz  
template < typename T > "=,IbC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @{U@?6eZ  
  { =[LUOOR*]  
  return fn(pk(t)); c\OLf_Uf  
} w5;d/r<q  
template < typename T1, typename T2 > Z $Fm73  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @1s 2# )l(  
  { X+QoO=02LR  
  return fn(pk(t1, t2)); ou=33}uO  
} 3jjV bm  
} ; y'C  
D[dI_|59a  
w+gPU1|(r  
一目了然不是么? -{E S 36  
最后实现bind 2]cU:j6G  
J+m1d\lBu  
b}!T!IP}  
template < typename Func, typename aPicker > PO*0jO;%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `]F#j ]"  
  { Y2}m/7aF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7)*q@  
} *_@$ "9  
X3m)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M\9+?  
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。 ,:8 oVq>?  
) u1=, D  
十一. phoenix ^#]eCXv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MH/bJtNq  
~uu{ v')  
for_each(v.begin(), v.end(), ^ /)%s3  
( L:7 kp<E  
do_ TGGbO:s3  
[ L[tq@[(IJ  
  cout << _1 <<   " , " lX64IvG8+o  
] `#?]g!  
.while_( -- _1), 'u3,+guz  
cout << var( " \n " ) F#a'N c9  
) 5%"sv+iO  
); m8Rt>DY  
$Y[C A.F  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: eC`G0.op  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k,61Va  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KM/c^ a4V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ufJHC06  
q<Y#-Io%3  
|%@pjJ`3  
template < typename Cond, typename Actor > !d&SVS^mo  
class do_while y>0Gmr  
  { Jk57| )/  
Cond cd; T@d4NF#  
Actor act; O@a7MzJ  
public : {bNVNG^  
template < typename T > }(!3)k7*  
  struct result_1 ^e--4B9|  
  { 4A)_D{(SH  
  typedef int result_type; Q+*@!s  
} ; KebC$g@W  
A'n{K#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WNSEc%  
J7wIA3.O  
template < typename T > 0E#?H0<OeG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cUTG! P\R  
  { " f.9u  
  do B#4'3Y-3  
    {  Y+Cv9U0  
  act(t); HqXS-TG  
  } B?9"Ztb  
  while (cd(t)); hfpis==  
  return   0 ; 6t3Zi:=I  
} q-qz-cR  
} ; EP{/]T  
(#nB90E{*  
`!<#'PR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lQpl8>  
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。 D&1(qi=x&  
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。 ]xPy-j6C  
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。 ^G NL:D%6d  
下面就是产生这个functor的类: e?:1wU  
WQsu}_g5y  
.f`KP!p.  
template < typename Actor > "Iacs s0;  
class do_while_actor jXIVR'n(  
  { { T?1v*.[  
Actor act; 8zQN[[#n  
public : [0lO0ik>G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .:=5|0m  
(?ZS 9&y}  
template < typename Cond > |d=GAW v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4ULdf|oP"  
} ; &3:<WU:U  
=oTj3+7  
y<PQ$D)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zA| )9Dq  
最后,是那个do_ 6 2t 9SY  
.\8LL,zT  
1V-sibE  
class do_while_invoker eE@7AM  
  { j |LOg  
public : czH# ~  
template < typename Actor > _z>%h>L|g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )gV @6w  
  { ?L6wky{  
  return do_while_actor < Actor > (act); XoGOY|2`6  
} p tlag&Z  
} do_; pW_mS|  
`E |>K\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k=9k4l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2yVQqwQ m  
最后来说说怎么处理break和continue (V0KmNCW`  
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。 s`=&l  
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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