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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P. V #  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S zqY@  
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, #" 3az8u  
,?zIt6Z  
-( d,AX  
M?yWFqFt9m  
  class filler ? FlV<nE"J  
  { h_w_OCC&2  
public : zc,kHO|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T d6Gu"  
} ; gp?|UMA9 .  
JE[+  
1Vden.H*CI  
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: *CnrzrKtQ  
ohy?l  
jT6zpi~]E  
9S _N*wC.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J&<uP)<  
 4hzS  
o{QU?H5h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ku W$  
`/1Zy}cD  
uI'g]18Hi  
Dq~PxcnI  
二. 战前分析 HDTdOG)  
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。 g;M\4o  
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 *`(/wE2v]  
A \6Q*VhK  
$1(FN+ M b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wd=xs7Dz<p  
  /* --------------------------------------------- */ Q<e`0cu|p  
vector < int *> vp( 10 ); /nX+*L}d/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |>Xw"]b;  
/* --------------------------------------------- */ TYs#v/)I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .x^`y2'U  
/* --------------------------------------------- */ %5zztReI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9gz"r  
  /* --------------------------------------------- */ VB+sl2V<h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xc^7  
/* --------------------------------------------- */ /G>reG,G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j5cc"s  
_`Abz2s  
^edg@fp  
BhMHT :m  
看了之后,我们可以思考一些问题:  W1@Q)i  
1._1, _2是什么? B-OuBS,fwC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i"rrM1/r  
2._1 = 1是在做什么? !`VO#_TJ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &M,"%w!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BBg&ZIYEh  
F[ Itq  
P'nbyF  
三. 动工 9t$%Tc#Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yk5T"# '+  
}UzO_&Z#6  
<IF\;,.c  
jZ'y_  
template < typename T > <N{pMz  
class assignment iZ`1Dzxgk  
  { us.+nnd  
T value; N1V qK  
public : Q&rf&8iH  
assignment( const T & v) : value(v) {} J)l]<##  
template < typename T2 > `P`n qn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VH{SE7  
} ; y %k`  
'(/ZJ88JP  
,H3C\.%w\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .2xp.i{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !n`ogzOh  
=f)S=0UF  
VesO/xG<  
o3;u*f0rWn  
  class holder X-Sso9/q.  
  { EO|r   
public : ))n7.pB9/  
template < typename T > o(W|BD!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mne^P SI:  
  { ?-FSDNQ  
  return assignment < T > (t); ]`D(/l'  
} ^}2 ie|  
} ; Qa,^;hZWS  
!U"1ZsO)l  
(u]ajT  
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: E(T6s^8  
xNNoB/DR  
  static holder _1; uTRa]D_q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -5NP@  
B[ f{Ys  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B;8YX>r  
而不用手动写一个函数对象。 I(8,D[G.m  
6(4o}Sv  
YbC6&_  
&DX9m4,y  
四. 问题分析 #lyvb.;  
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。 NgKbf vt  
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。 %J `;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xDBEs*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F<?e79},`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I`44}oJ  
XM/P2=;  
五. 问题1:一致性 +a&-'`7g  
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?| h^P>pI~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %PG::b  
y(:hN)  
struct holder sBIqee'T  
  { r'hr 'wZ  
  // #R|M(Z">q  
  template < typename T > laM0W5  
T &   operator ()( const T & r) const g1\4Jb  
  { u[U~`*i*rA  
  return (T & )r; do{#y*B/g!  
} nzDS  
} ; I~S`'()J  
.2hQ!)+  
这样的话assignment也必须相应改动: vi6EI wZG  
l;L&ijTQD  
template < typename Left, typename Right > oll~|J^sg  
class assignment )_T[thf]  
  { Sv-}w$  
Left l; w\Q3h`.  
Right r; !^ 6x64r  
public : L{~L6:6An  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tc@U_>{  
template < typename T2 > 5(MWgC1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >TsJ0E?3x  
} ; %^"Tz,f  
IxCEE5+`%  
同时,holder的operator=也需要改动: .i/]1X*;r^  
(0W%Y Z!&  
template < typename T > ,"PwNv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iQ-;0<=G  
  { n?pCMS|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wC BL1[~C  
} UTUIL D  
;,'!  
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。 n/s!S &  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mN?'Aey  
"yc/8{U  
return l(rhs) = r; MPO!qSS]  
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。 VzpPopD,QW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V#!ypX]AB[  
$'X*L e@k  
template < typename Tp > n<CJx+U  
class constant_t B>o\;)l3O  
  { xn@?CP`-y  
  const Tp t; scqG$~O)  
public : 1q~U3'l:$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !j4C:L3F  
template < typename T > "JVz v U]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D +)6#i Y  
  { S:vv*5  
  return t; {H $\,  
} dqUhp_f2qK  
} ; F4 Ft~:a  
U3lr<(r*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |i?AtOt@f  
下面就可以修改holder的operator=了 p`1d'n[  
|gxU;"2`5~  
template < typename T > Xk]5*C]6<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X@9_ukdpu  
  { 2k"a%#H8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /~7H<^}  
} :c)<B@NqNo  
30>TxL=&  
同时也要修改assignment的operator() Eg-b5Z);  
#Opfc8pm'  
template < typename T2 > r=L9x/r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NFLmM  
现在代码看起来就很一致了。 UUb!2sO  
S;ulJ*qv  
六. 问题2:链式操作 #A]7cMZ'W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b daZ{5^{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (^a;2j9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4C01=,6ye  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -ZQ3^'f:0J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .&@|)u  
5Tu#o ()  
template < typename T > |,sUD/rt  
struct result_1 J@Zm8r<  
  { mkE*.I0=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IH~H6US  
} ; 5\=9&{WjND  
t s ?b[v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &p ;};n  
jcq(=7j  
template < typename T > :jp?FF^j;  
struct   ref ?783LBe  
  { hD >:WJ  
typedef T & reference; Fa+PN9M`?.  
} ;  QV .A.DK  
template < typename T > &@+K%qW[e  
struct   ref < T &> gP( -Op  
  { @/$mZ]|T  
typedef T & reference; F|P2\SPL  
} ; 1v2wP2]|;  
sgX}`JH?z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w,}}mC)\*  
p+8]H %  
template < typename T > 7vj[ AOq3l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f6|3| +  
  { iU%Gvf^?'5  
  return l(t) = r(t); HENCQ_Wra  
} )&R;!#;5  
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。 ['R=@.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hLm9"N'Pf  
B.P64"w  
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 "BFW&<1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '|XP}V0I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e/Q[%y.X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5\4>H6  
最后的布局是: o~4n8  
                Add !zJ.rYZ=g`  
              /   \ ~-:CN(U  
            Divide   5 &PgdCijGq;  
            /   \  v$tS 2N2  
          _1     3 cF(9[8c{  
似乎一切都解决了?不。 4tuEC-oh  
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。 \~?s= LT  
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。 1MahFeQ[  
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: 8OFrW.>[  
_r8AO>  
template < typename Right > \clWrK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const so8-e  
Right & rt) const 23OV y^b  
  { aSF&^/j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $Ilr.6';  
} =u'/\nxCF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @H_LPn  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zcZw}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 hPk+vvXtK  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 .86..1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A.h?#%TLL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Xj@Kt|&`k  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?x[>g!r  
kW:!$MX!  
template < class Action > C,<TAm  
class picker : public Action _:K}DU'6  
  { jU#%@d6!#  
public : nb|MHtPX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `nM4kt7  
  // all the operator overloaded 'P Yl%2  
} ; 3)-#yOr  
CTP%  
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。 cq=R  
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: }>1E,3A:%G  
eS.]@ E-T  
template < typename Right > A"k,T7B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j?mJ1J5  
  { _0f[.vN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <n:?WP~U  
} $I/p6  
Y$Ke{6 4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /vV 0$vg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .Lp-'!i  
e=R} 4`  
template < typename T >   struct picker_maker dog,vUu  
  { 7, 4x7!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rd$<R  
} ; <'B^z0I,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Bf}_ Jw-=  
  { A+l"  
typedef picker < T > result; s-ou;S3s  
} ; A^Zs?<C-  
&p%ctg  
下面总的结构就有了: K@,VR3y /  
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。 WE"'3u^k  
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。 ie ,{C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 950b9Vn&  
至此链式操作完美实现。 `^}9= Q'r  
tp]|/cx4  
=@z"k'Vl`  
七. 问题3 eo80L  
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。 NAU<?q<)  
Xo5L:(?K  
template < typename T1, typename T2 > i,HAXPi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,@;<u'1\G  
  { [y:LA ~q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \'KzSkC8  
} QezK&iJg  
?l(hS\N,  
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: B::?  
"osYw\unI  
template < typename T1, typename T2 > dWUu3  
struct result_2 Uoe?5Of(*  
  { A^7!+1*K+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6{~I7!m"  
} ; AK!G#ug  
k);!H+  
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!\gE ^P  
这个差事就留给了holder自己。 )/JC.d#  
    x'qgpG}?]  
\2`U$3Q  
template < int Order > g;h&Xkp  
class holder; dB5DJ:$W$  
template <> t|m3b~Oyv  
class holder < 1 > ]VME`]t`  
  { S@#L!sT`u  
public : 5-*]PAC  
template < typename T > ]*|K8&jxl  
  struct result_1 X@)lPr$a  
  { O2e "TH3  
  typedef T & result; cjXwOk1:s  
} ; )3AT=b  
template < typename T1, typename T2 > OOCeZ3yF(  
  struct result_2 9?8`" v  
  { "ir*;|  
  typedef T1 & result; 1|VJND  
} ; dc)Gk  
template < typename T > 'gGB-=yvbO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ) YFs  
  { IoA;q)  
  return (T & )r; y6/X!+3+  
} 5o/rV.I  
template < typename T1, typename T2 > Jy_'(hG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d eg>m?Y  
  { P]B#i1  
  return (T1 & )r1; Os{qpR^<I:  
} hgK=fHJ k  
} ; 4B`Rz1QBy  
MQ44uHJ  
template <> 5qy}~dQ  
class holder < 2 > 6{'6_4;Fv(  
  { 2XHk}M|  
public : ja/[PHq"  
template < typename T > ?=kswf  
  struct result_1 jGn^<T\  
  { nlW&(cH  
  typedef T & result; 0,/x#  
} ; &iZYBa  
template < typename T1, typename T2 > e`r;`a&  
  struct result_2 {P&^Erx  
  {  o 2  
  typedef T2 & result; wY#mL1dF  
} ; Bv8C_-lV/  
template < typename T > =f!M=D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]aNnY?qW5  
  { <Z' hZ  
  return (T & )r; lG9ARRy(=  
} BvF_9  
template < typename T1, typename T2 > #=(op?]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ef.4.iDJrR  
  { fXe-U='  
  return (T2 & )r2; !Yu-a!  
} $4 Uy3C+6  
} ; !\1W*6U8;  
Oq6n.:8g"  
T;@>O^  
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> >。 ]'(7T#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tHbPd.^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9eiBj  
<q\) o_tH  
return l(i, j) = r(i, j); $0T"YC%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4-_lf(# i  
P-[K*/bPw  
  return ( int & )i; "\;wMR{  
  return ( int & )j; Bq@wS\W>b}  
最后执行i = j; _eV n#!|  
可见,参数被正确的选择了。 'qAfei']  
r%d 11[z  
Y)}%SP>,  
+o]BjgG  
Aw;vg/#~md  
八. 中期总结 'V#ew\  
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: N?0y<S ?!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :-La $I>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fhKiG%i'l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .To:tN#  
<C;> $kX  
Y&+_p$13  
aG_O N0g  
:)95 b fa.  
mwH!:f  
九. 简化 #G` ,  
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。 aLt{X)?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }Xj_Y]T  
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: d~-p;i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *)1Vs'!-  
  +-*/&|^等 g ypq`F  
2. 返回引用。 7CM03R[P  
  =,各种复合赋值等 h6y4Ii  
3. 返回固定类型。 AYIz;BmWy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <[:7#Yo g  
4. 原样返回。 2 pa3}6P+  
  operator, P lH`(n#  
5. 返回解引用的类型。 $'YKB8C  
  operator*(单目) +\GZ(!~  
6. 返回地址。 lk1Gs{(qhH  
  operator&(单目) @B[Cc`IN"  
7. 下表访问返回类型。 l/zC##1+.  
  operator[] f&|A[i>g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QhQ"OVFr#  
  operator<<和operator>> 8`2<g0V2  
,G|aLBn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5;8B!%b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X|E+K  
rw[{@|)'z  
template < typename Left > A]Tcj^#  
struct value_return ,GkW. vEU  
  { An #Hb=  
template < typename T > ^7 bf8 ^`  
  struct result_1 )nHE$gVM s  
  { Q&7)vs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \UqS -j|  
} ; fTV|? :C{  
3*$9G)Ey  
template < typename T1, typename T2 > M#VC3h$  
  struct result_2 I9un  
  { )|y2Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Yz-JI=  
} ; Fra>|;do  
} ; 76A>^Bs\/  
"lz[zFnO  
cPsn]U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '&:1?i)  
( *>/w$%  
下面我们来剥离functor中的operator() 30 [#%_* o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 15KV} ){  
M&/aJRBS  
return l(t) op r(t) Fiu!!M6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;=+Zw1/g  
return op l(t) ,ah*!Zm.kk  
return op l(t1, t2) fA_%8CjI  
return l(t) op ct}%Mdg  
return l(t1, t2) op qJ+52U|z  
return l(t)[r(t)] (;pi"/x[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M ?xpwqu\  
PN"8 Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,{{#a*nd  
单目: return f(l(t), r(t)); QhX C>)PW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H8$<HhuZM  
双目: return f(l(t)); S1^nC tSF  
return f(l(t1, t2)); /ggkb8<3  
下面就是f的实现,以operator/为例 Bug}^t{M  
qwF*(pTHq  
struct meta_divide  S2&9# 6  
  { %8bzs?QI  
template < typename T1, typename T2 > +an^e'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^{*f3m/  
  { 2Za ,4'  
  return t1 / t2; w;c#drY7S  
} E {KS a  
} ; z_Wm HB  
Yn4)Zhkk  
这个工作可以让宏来做: ,<$YVXe/  
n{^<&GWox  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (7;J"2M  
template < typename T1, typename T2 > \ ~|'y+h89  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w3<"g&n|  
以后可以直接用 ~mK-8U4>K,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kOAY@a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 UXwB$@8  
(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)rr7B  
J 0Hm)*  
J1tzHa6  
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 R+{^@M&  
Y@]);MyL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7a:*Y"f,~  
class unary_op : public Rettype 4@v1jJj  
  { 9^PRX  
    Left l; 22GnbA7O  
public : =! N _^cb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <AMb!?Obh  
E7gHi$  
template < typename T > z1f^p7$M?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |^Ew<  
      { }PI35i1!t  
      return FuncType::execute(l(t)); LG=X)w)W4S  
    } \5'O.*pr  
=a)iVXSB]  
    template < typename T1, typename T2 > $ZI~8rI~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G@!_ZM8h  
      { g\o{}Q%X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .-SF$U_P*a  
    } @7@e`b?  
} ; W$" Y%^L  
h L]8e>a?  
z;dcAdz9  
同样还可以申明一个binary_op k,,!P""  
731h ~x!u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IXZ(]&we  
class binary_op : public Rettype Z|ZBKcmg  
  { XogvtK*  
    Left l; wJ+U[a  
Right r; Ap]4QqU  
public : L1hD}J'$4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'e.q 7Jpd  
w"cM<Ewu  
template < typename T > '7xxCj/*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ':l"mkd+`  
      { f?%qUD_#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `'p`PyMt`  
    } k> b&xM!  
-3.UE^W2  
    template < typename T1, typename T2 > 61/)l0 <;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ HK1X  
      { 8[{|xh(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !2}rtDE  
    } #)GW}U]X  
} ; WP0 #i~3*  
la'e[t7  
!0Idp%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 HEBqv+bG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z)mX,=p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v9%nau4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 LthGZ|>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9i0M/vx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 g<fDY6jt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WP5VcBC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) XtCoX\da  
下面是修改过的unary_op %_R$K#T^,  
*(k%MTG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i"L }!5  
class unary_op QU:EY'2  
  { pT4qPta,2  
Left l; q@w{c=  
  1g1?zk8zO  
public : 4P|$LkI  
G%a] j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X Vw-G }5  
aH%ZetLNJ  
template < typename T > E;6~R M:  
  struct result_1 uie~'K\y  
  { [UMLx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?VB#GJ0M9  
} ; eGLO!DdxZ  
-b cG[W3  
template < typename T1, typename T2 > \a"i7Caa  
  struct result_2 oEJaH  
  {  *p=fi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RI-A"cc6A  
} ; }2l O _i}L  
;SgD 5Ln}  
template < typename T1, typename T2 > &K>cW$h=a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [|4}~UV  
  { AHwG<k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &i5:)d]L  
} F\5X7 ditD  
WSQ[.C  
template < typename T > {O)YwT$`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MY!q%  
  { 6/| 0+G^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6O9iEc,HM  
} z!$gVWG  
gmY/STN   
} ; a:A n=NA  
+0J@y1  
|xh&p(  
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 RdgVB G#Z1  
好啦,现在才真正完美了。 X8Xn\E  
现在在picker里面就可以这么添加了: V JDoH  
v dU%R\  
template < typename Right > a9=>r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8lwFAiC8  
  { }!8nO;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d<x1*a  
} ;hwzYXWF  
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。 ;K_}A4K  
<FUon  
D*\v0=P'?  
 R:~(Z?  
thuRNYv <  
十. bind &|b4\uj9  
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。 IU|kNBo  
先来分析一下一段例子 2Z)4(,  
,h^r:g  
%:3'4;jh%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?6f7ld5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :\b|dvI<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6PU/{c  
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。 D+sQPymI  
我们来写个简单的。 /Pvk),ca  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nL+p~Hi  
对于函数对象类的版本: o'Wz*oY))\  
5;mRGY  
template < typename Func > ?`"n3!>bS  
struct functor_trait 8Atq,GcG  
  { jH>8bXQqZ  
typedef typename Func::result_type result_type; R_1qn  
} ; +@ MPQv  
对于无参数函数的版本: D`pQ7  
:g2  }C  
template < typename Ret > ]78!!G[`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cJDd0(tD!  
  { ~~nqU pK?v  
typedef Ret result_type; NvJV</l6 A  
} ; I{ ryD -!  
对于单参数函数的版本: 1u~ MXGF  
R,t$"bOd  
template < typename Ret, typename V1 > Nu^p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I[0!S IqY  
  { nPFwPk8=M  
typedef Ret result_type; '\"G{jU@  
} ; 19c@`?  
对于双参数函数的版本: rrqQCn9  
E{y1S\7K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5u$D/* Eb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m#e*c [*G  
  { 8{0k0 &x  
typedef Ret result_type; qMP1k7uG)  
} ; RWKH%C[Yd  
等等。。。 =\};it{u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '<dgT&8C  
!'G~k+  
template < typename Func > ]< XR]FHx)  
struct func_return g(Yb^'X/  
  { Sk}{E@  
template < typename T > ;65D  
  struct result_1 /<Ld'J  
  { ]:ZdV9`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i7*EbaYzUO  
} ; lg$zGa?  
J00VTb`  
template < typename T1, typename T2 > #8XL :I  
  struct result_2 9'[ N1Un.=  
  { ~P .I<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @-&MA)SN  
} ; Yg9joNBh  
} ; 3g~'5Ao  
O+vS|  
)e|=mtp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ntVS:F  
KNLnn;l  
template < typename Func, typename aPicker > P"/G  
class binder_1 $za8"T*I  
  { l{j~Q^U})  
Func fn; '' O7=\  
aPicker pk; yQ,{p@#X8  
public : <{5EdX  
T .FI'wy  
template < typename T > 4JGtI*%5lq  
  struct result_1 BZ!v%4^9  
  { _tTNG2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4)|8Eu[p7  
} ; G+UMBn  
f y:,_#  
template < typename T1, typename T2 > },+wJ1  
  struct result_2 o%9*B%HO/  
  { l*\y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YG [;"QR  
} ; t3(]YgF  
#P l~R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J_x13EaV0  
Y2o?gug  
template < typename T > _8Kx6s%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S"wR%\NIp  
  {  ks$JP6  
  return fn(pk(t)); s<qe,' Y  
} #]nx!*JNZ  
template < typename T1, typename T2 >  #wL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vVE2m=!v  
  { 1N7Kv4,  
  return fn(pk(t1, t2)); ]QzGE8jp*  
} a}%#*J)!  
} ; MrZh09y  
t2,A@2DU 2  
+ s- lCz  
一目了然不是么? h4q|lA6!k8  
最后实现bind S S2FTb-m  
Ut2y;2)a  
_?OW0x4  
template < typename Func, typename aPicker > oD<kMK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JSW^dw&  
  { |B?27PD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Re P|UH  
} X!e[GJ  
$5Xh,DOg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tjupJ*Rt  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C:PMewn  
O3I8k\`  
十一. phoenix :<}=e@/~|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (p2K36,9m  
UK<Nj<-'t  
for_each(v.begin(), v.end(), zIh ['^3.n  
( T6 '`l?H`;  
do_ ;W>k@L  
[ l c+g&f  
  cout << _1 <<   " , " 9 FB19  
] -r-k_6QP  
.while_( -- _1), W[Ls|<Q  
cout << var( " \n " ) &YF^j2  
) 1v71rf&w  
); &l!4mxwr`  
<YdE1{fm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z^'gx@YD*v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Pi]19boM.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xai*CY@cQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _f$^%?^  
a!=D[Gz*5  
BO;6 u^[  
template < typename Cond, typename Actor > ;7} VBkH  
class do_while Zl^\Q=*s  
  { etTn_v  
Cond cd; 7@D@ucL  
Actor act;  #"@|f  
public : *MKO I'  
template < typename T > IZpP[hov  
  struct result_1 7pe\M/kl  
  { uScMn/%  
  typedef int result_type; R%?9z 8-  
} ; gt@m?w(  
kqFP)!37  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '<"s \,  
G3Z)Z) N  
template < typename T > %J+E/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KrQ1GepJ  
  {  # 1OOU  
  do SLa>7`<Q  
    { sS*3=Yh  
  act(t); E7rDa1  
  } 4 o Fel.o  
  while (cd(t)); <0Xf9a8>  
  return   0 ; \W~ N  
} E|iQc8gr&  
} ; F(>Np2oi6  
1*\o.  
LY%WD%pL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 45@^L's  
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。 YtmrRDQs  
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。 a<^v(r  
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。 ~E17L]ete  
下面就是产生这个functor的类: 6 (]Dh;gC  
_852H$H\  
p{T*k'  
template < typename Actor >  y3@H/U{  
class do_while_actor s~^5kgPA  
  { ;r<^a6B  
Actor act; ZrpU <   
public : IxY|>5z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b,7k)ND1F  
EJMM9(DQ7  
template < typename Cond > =;Au<|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eA2@Nkw~)  
} ; ofm#'7P 0  
-|$@-fY;  
bCRV\myd`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,E S0NA  
最后,是那个do_ G<65H+)M\  
>qnko9V  
wW>A_{Y  
class do_while_invoker d; boIP`M;  
  { s6 uG`F"  
public : ztcp/1jIvS  
template < typename Actor > Fs9!S a7v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?9 <:QE;I>  
  { aTH{'mN  
  return do_while_actor < Actor > (act); d,k!qjf=r  
} T(id^ w  
} do_; E(>=rD/+  
P3x8UR=fS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gb[5&> (#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M?1Y,5  
最后来说说怎么处理break和continue =^M/{51j  
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。 L/$H"YOv  
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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