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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 43?uTnX/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I%:\"g"c  
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, $1 t IC_  
Vbv)C3ezD  
!nU|3S[b  
`gAW5 i-z5  
  class filler q ;"/i*+3  
  { 7epil  
public : t0_4jV t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $p|Im,  
} ; ^Na3VP  
M}e}3w  
A<_{7F9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ON9L+"vqv0  
!oa/\p  
Rt>mAU$}  
5=#2@qp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $5:I~ -mx  
FsLd&$?T&  
GL%)s?   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h S)lQl:^  
2]]}Xvx4#  
h~lps?.#b  
ot0g@q[3  
二. 战前分析 5PsjGvm.%  
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。 Ya4yW9*  
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 #mYe@[p@  
UD=[::##  
qP0UcG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 22'Ra[  
  /* --------------------------------------------- */ D-FT3Culw  
vector < int *> vp( 10 ); {53|X=D64  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8*;>:g  
/* --------------------------------------------- */ sJ{r+wY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8<Pi}RH  
/* --------------------------------------------- */ ~b @"ir+g4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z((e-T#,  
  /* --------------------------------------------- */ 5"y)<VLJX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A4g,)  
/* --------------------------------------------- */ K~4bT=   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $*`E;}S0  
&NOCRabc  
@?>5~  
 W_6gV  
看了之后,我们可以思考一些问题: +|Izjx]ZV  
1._1, _2是什么? `A9fanh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *{,}pK2*  
2._1 = 1是在做什么? X .sOZb?$  
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。 g&{CEfw&  
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。 W[R`],x`  
Vqcw2  
* mH&Gn1  
三. 动工 ,Wtgj=1!.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pedyWA>  
T"t.t%(8  
+:W/=C d(h  
ht#,v5oG>f  
template < typename T > EeH ghq  
class assignment \u04m}h]  
  { %k<+#j6ZH  
T value; 39MOqVc  
public : 5g.w"0MkY  
assignment( const T & v) : value(v) {} qHgzgS7a  
template < typename T2 > m#ig.z|A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vju/+  
} ; e,Z[Nox  
zJ$U5r/u  
<,Pl31g^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l[i1,4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \TYVAt] ?  
_DAqL@5n  
&*bpEdkZ  
v_WF.sb~  
  class holder 8H1&=)M=  
  { QeN7~ J  
public : rp^:{6O  
template < typename T > re,}}'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q6b&b^r+H  
  { T9'HQu  
  return assignment < T > (t); &O#1*y Z  
} RP^vx`9h  
} ; QyY<Zi;6  
sgnc$x"  
@^J>. g  
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: sy-#Eo#3  
)c?nh3D  
  static holder _1; NB5lxaL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R T~oJ~t;  
ta<8~n^?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +z0s)HU>j  
而不用手动写一个函数对象。 qu^~K.I"  
0|i|z !N>  
_T7XCXEk   
6y "]2UgQk  
四. 问题分析 E^A!k=>  
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。 >vR2K^  
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。 6$kh5$[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q: X^V$`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3[m2F O,Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =GW[UnO  
lon9oraF'  
五. 问题1:一致性 $e{[fm x  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7G7"Zule*j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p$ETAvD  
Jw>na _FJ  
struct holder 2kk; z0f  
  { A`Rs n\  
  // F\v~2/J5v  
  template < typename T > @6%7X7m  
T &   operator ()( const T & r) const l_8ibLyo  
  { F@#p  
  return (T & )r; #3{{[i(;i  
} 4#.Q|vyl]"  
} ; mg>wv[ 7  
P!IXcPKW53  
这样的话assignment也必须相应改动: 2aX{r/Lc  
)=bW\=[8  
template < typename Left, typename Right >  (^B=>  
class assignment ]rNxvFN*j  
  { lgD %  
Left l; t @a&&  
Right r; :t;i2Ck  
public : -3y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V#+F*w?&D  
template < typename T2 > VS!v7-_N5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I~Qi):&x  
} ; c4r9k-w0E  
8H T3C\$s  
同时,holder的operator=也需要改动: OF )*kiJ  
|/$954Hr#<  
template < typename T > (uy\~Zb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &Nw|(z&$  
  { bE@Eiac  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XX "3.zW  
} Sqyju3Yp  
Eau V  
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。 +?[s"(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )>^Ge9d]  
]"htOO  
return l(rhs) = r; \ rg;xZa5  
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。 "q!*RO'a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l8 $.k5X  
\qlz<   
template < typename Tp > vlipB}  
class constant_t c/:k|x  
  { ZG{#CC=  
  const Tp t; O3%#Q3c>3  
public : U[OUIXUi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q}0I`$MU  
template < typename T > B-"F67:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +(z[8BJl  
  { ,U+>Q!$`\^  
  return t; J, +/<Y!  
} ~O!E&~  
} ; >6@,L+-6r  
&3x da1H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?^^TR/  
下面就可以修改holder的operator=了 uq7/G|  
^#K^WV  
template < typename T > skTtGz8R[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .7:ecFKk  
  { R9D2cu,{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A:(qF.Tm  
} QFoCi&  
tA'5ufj*:  
同时也要修改assignment的operator() .I$+ E  
lz1cLl m  
template < typename T2 >  -)KNsW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } opu)9]`z  
现在代码看起来就很一致了。 rOj(THoc{  
AAKc8 {  
六. 问题2:链式操作 =UWW(^M#[:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {sj{3Iu  
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。 aGws?<1$  
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。 x{GFCy7  
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。 so| U&`G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <X5ge>.  
$fT#Wva-\d  
template < typename T > B(6*U~Kn%  
struct result_1 .|TF /b]  
  { ZP&iy$<L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =NnG[#n%  
} ; sJl>evw  
Ir*{IVvej  
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: 'WBhW5@  
PI,2b(`h_  
template < typename T > =4U$9jo!;  
struct   ref ~Ga{=OM??  
  { 4!-R&<TLve  
typedef T & reference; ">S1,rhgS  
} ; 1=!2|D:C)i  
template < typename T > kho0@o+'^  
struct   ref < T &> +&J1D8  
  { TV0Y{x*~iH  
typedef T & reference; O'.{6H;t  
} ; [9Tnp]q  
xon^=Wo;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: No+BS%F5  
g2rH"3sC  
template < typename T > s$0dLEa9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hewc5vrL  
  { nr( C*E  
  return l(t) = r(t); }jFRuT;35  
} m`Z.xIA7;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Gc5mR9pV   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +bb-uoZf  
wqap~X  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S@~ReRew2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f}ch1u>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fjuPGg~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *#@{&Q(Qh  
最后的布局是: ,:V[H8 ?  
                Add 1:./f|m  
              /   \ I?%#`Rvu  
            Divide   5 iU=:YPE+ .  
            /   \ u09D`QPP]  
          _1     3 +>c%I&h}`  
似乎一切都解决了?不。 +#A~O4%t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 i3Xo6!Q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Gf9O\wrs  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /c4$m3?]  
p!<PRms@  
template < typename Right > )oM% N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uaCI2I  
Right & rt) const c]qh)F$s8  
  { ORXH<;^0y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]XL=S|tIq  
} C{G%"q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yLl:G;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [[Nn~7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tn(6T^u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lYr4gFOs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e"p){)*$  
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? ec*Ni|`Z'  
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: t~qAA\p}o  
IEI&PRD  
template < class Action > NpbZt;%t  
class picker : public Action M~Er6Zg  
  { _=cuOo"!  
public : Z]5xy_La  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `>lY$EBG@[  
  // all the operator overloaded wNNg"}&P  
} ; 9 OlJC[  
fj9&J[  
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。 bz [?M}  
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: BgB0   
[g=4'4EZc  
template < typename Right > 8M BY3F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $H/: -v  
  { d*@K5?O.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F+W{R+6  
} TIF  =fQ  
Wi~?2-!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }b{7+ + Ah  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +]~}kvk:  
hxw6^EA  
template < typename T >   struct picker_maker %xp 69  
  { ?]+! gz1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |f$gQI!XW  
} ; b/E3Kse?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bJ eF1LjS  
  { -f?,%6(1  
typedef picker < T > result; 1].m4vC  
} ; 3S%/>)k  
k? ,/om1  
下面总的结构就有了: U_UN& /f  
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。 .5A .[ZY)  
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。 Z8f?uF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zP|^@Homk  
至此链式操作完美实现。 <" 0b 8 Z  
P#rS.CIh  
6;M{suG|  
七. 问题3 _~ 2o  
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。 H#T&7X_<  
WP^wNi ~>  
template < typename T1, typename T2 > 1DH P5q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o}52Qio  
  { %P C[-(Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3aJYl3:0B  
} {c<cSrfI  
]v+yeGIKS  
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: L_M(Lj  
bJw{U.  
template < typename T1, typename T2 > w 5t|C>  
struct result_2 Yq{R*HO  
  { 8RS@YO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @R`Ao9n9V  
} ; 0])[\O`j  
8}Q 2!,9Q  
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? Q0g^%  
这个差事就留给了holder自己。 L9!\\U  
    DIkf#}  
fW=eB'Sl  
template < int Order > on1B~?*D  
class holder; *{O[}  
template <> xgvwH?<  
class holder < 1 > {?r5~ T`2  
  { Sj v iH  
public : uu/2C \n}  
template < typename T > Z ?F_({im  
  struct result_1 ,Z8)DC=  
  { \]3[Xw-$  
  typedef T & result;  LYyud  
} ; &fE2zTz  
template < typename T1, typename T2 > EQ>@K-R  
  struct result_2 +.-mqtM  
  { CbOCL~ "  
  typedef T1 & result; HzsQ`M4cA  
} ; gIKQip<  
template < typename T > 3MDs?qx>s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HI[Pf%${  
  { WfYG#!}x  
  return (T & )r; N%)q.'M  
} RP k'1nD  
template < typename T1, typename T2 > B'bOK`p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '*<I<? z;  
  { _s}`ohKvD  
  return (T1 & )r1; .d?LRf  
} b&9~F6aM  
} ; StiWa<"c  
[n3@*)q's  
template <> xrv0%  
class holder < 2 > cNye@}$lu  
  { 1-|aeJ  
public : mri g5{  
template < typename T > Mt@Ma ]!  
  struct result_1 wR"17z7[]  
  { |<MSV KW  
  typedef T & result; F!-%v5.y  
} ; Q07&7SH_  
template < typename T1, typename T2 > 7"OJ,Mx%  
  struct result_2 xl@~K^c]  
  { bL5u;iy)  
  typedef T2 & result; ?. Ip(g  
} ; %l!- rXp  
template < typename T > ZVrZkd `  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8d&%H,  
  { }hcY5E-n  
  return (T & )r; o4agaA3k  
} $weC '-n@  
template < typename T1, typename T2 > aj<r=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FuG;$';H75  
  { N*)O_Ki  
  return (T2 & )r2; NCgKWyRR  
} ,;f5OUl?[  
} ; oc#hAjB.  
t/l<X]o  
yI^7sf7k  
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> >。 R*2F)e\|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R \]C;@J<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \9`.jB~<  
*Rxn3tR7  
return l(i, j) = r(i, j); Rr}m(e=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gMp' S  
oN`khS]_v0  
  return ( int & )i;  R*r"};  
  return ( int & )j; 7y_<BCx h  
最后执行i = j; 9Q'[>P=1  
可见,参数被正确的选择了。 -aV( 6i*n  
ZZi|0dG4;  
+k[w)7Q  
WpRM|"CF  
<~S]jtL.j:  
八. 中期总结 >]uu?!PU  
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: p|@#IoA/e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mA@!t>=oMq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ejnk\8:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '8(UiB5d  
/rky  
:zNNtv iA  
9'@G7*Yn  
{WQ6=wGpS  
vKfjP_0$  
九. 简化 NK'@.=$  
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。 Sh?eb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >?6HUUQ  
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: JpxQS~VX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GRaU]Z]ck  
  +-*/&|^等 KP7 {  
2. 返回引用。 wuW{ 2+)B  
  =,各种复合赋值等 8H`L8: CM  
3. 返回固定类型。 'sE["eC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h@o6=d=4  
4. 原样返回。 #on ,;QN  
  operator, kt=& mq/B  
5. 返回解引用的类型。 ^a Q&.q  
  operator*(单目) s+z5"3'n  
6. 返回地址。 \jmZ t*c  
  operator&(单目) eN\+  
7. 下表访问返回类型。 NEvNj  
  operator[] 9hh~u -8L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n{&;@mgI  
  operator<<和operator>> w'E?L`c  
2e03m62*  
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。 ,eWLig  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  1'F!C  
@^o7UzS4z  
template < typename Left > i"pOYZW1  
struct value_return 7_jlNr7uk  
  { pMAP/..+2  
template < typename T > /Z,hQ>/  
  struct result_1 *aFY+.;U`  
  { 29m$S7[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B|,d  
} ; 3s67)n  
<]X 6%LX  
template < typename T1, typename T2 > uGm?e]7Hx<  
  struct result_2 =;E0PB_w  
  { 9!kp3x/`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4nGt*0Er  
} ; Uw!d;YQm  
} ; Y=g]\%-PB  
h=JW^\?\]  
3:xKq4?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L#J2J$ =  
&`m$Zzl;  
下面我们来剥离functor中的operator() nh"dPE7^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E.+%b;Eqe  
9NNXj^7  
return l(t) op r(t) i5&,Bpfo-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uG +ZR: _  
return op l(t) M&<qGV$A  
return op l(t1, t2) _:WNk(  
return l(t) op x+;y0`oL  
return l(t1, t2) op =N8_S$nx(  
return l(t)[r(t)] FOsxId[f9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jA[Ir3  
o*ucw3s>  
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: 4nQ5zwiV  
单目: return f(l(t), r(t)); M ?AX:0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8FZC0j.^DH  
双目: return f(l(t)); >,h{`  
return f(l(t1, t2)); #TO^x&3@  
下面就是f的实现,以operator/为例 .N@+Ms3  
TbN{ex*  
struct meta_divide I|qhj*_C  
  { oveK;\7/m  
template < typename T1, typename T2 > ^8J`*R8CL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6EO@ Xf7,  
  { VX>j2Z'  
  return t1 / t2; 5Pxx)F9]  
} .Eb]}8/}E  
} ; ~PpDrJ; Va  
:K"~PrHm  
这个工作可以让宏来做: )tnbl"0  
f}p`<z   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~!Nw]lb!  
template < typename T1, typename T2 > \ 2|d^#8)ZC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F&m9G >r  
以后可以直接用 WSN^iDS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0NKgtH~+  
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 sR[!6[AA  
(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。。。) )0ydSz`B  
*Uj;a.  
:#35mBe}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 'b z&m(!  
5]upfC6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~zG)<S"q  
class unary_op : public Rettype hayJgkZ '  
  { }!R*Q`m  
    Left l; -2>s#/%  
public : o 9/,@Ri\5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c5b }q@nH  
peT91b  
template < typename T > _DT,iF*6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJQK|/  
      { W5= j&&|!  
      return FuncType::execute(l(t)); EhM=wfGKw  
    } bgKC^Q/F  
D,[Nn_N  
    template < typename T1, typename T2 > ]'M B3@T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UcOP 0_/  
      { +,AzxP _y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xkiiQs)  
    } :vzIc3~c:`  
} ; }LKD9U5;8  
*Egg*2P;"Q  
5pe)CjE:  
同样还可以申明一个binary_op WZPj?ou`G  
cs.t#C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0B!(i.w  
class binary_op : public Rettype D}lqd Ja  
  { wy tMoG\  
    Left l; n%#3xo a  
Right r; lS7L|  
public : cNxxX!P/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sxph#E%  
,Xfu?Yan  
template < typename T > =~Qg(=U0U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r|DIf28MIq  
      { ]@<VLP?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KYJP`va6k  
    } *<y9.\z Y<  
DB-79U%W  
    template < typename T1, typename T2 > .5o~^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /|P{t{^WM  
      { k'H[aYMA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6kLy!QS  
    } /j}Tv.'d  
} ; +Ln^<!P  
!rAH@y.l  
[+pa,^  
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 'TH[Db'`I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o:W*#dt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qg~w 3~  
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。 s(5hFuyg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;CF:cH*  
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。。。 *pSnEWwE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ky,upU  
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) f^lcw  
下面是修改过的unary_op ]= %qm;  
buN@O7\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wv."  
class unary_op ^uN[rHZ*u  
  { a{Y|`*7y  
Left l; saP%T~  
  8>#ZU]cG  
public : G dNhEv  
rf4f'cUa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y&5 O)  
.R"VLE|  
template < typename T > 3~Fag1Hp  
  struct result_1 .Y]0gi8z  
  { UE"v+GH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ksOsJ~3)  
} ; qve'Gm)  
La9}JvQoX  
template < typename T1, typename T2 > [BJzZ>cY  
  struct result_2 y$]<m+1  
  { /7Pqy2sgE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xatq  
} ; DC*MB:c#U  
@0 P4pt;(  
template < typename T1, typename T2 > 9t)Hi qj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *8?2+ )5"  
  { g`S;xs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hx9t{Zi  
} LOcZadr  
!37I2*+4  
template < typename T > oo &|(+"O_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qc&Y|]p"  
  { yTg|L9  
  return OpClass::execute(lt(t)); U\:Y*Ai  
}  @9_mk@  
{G x=QNd  
} ; I AwS39B  
@XM*N7  
'Gc{cNbXIA  
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 Z^%a 1>`  
好啦,现在才真正完美了。 saiXFM 7J  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6P717[  
DMG'8\5C  
template < typename Right > .Vnb+o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4 xbWDu]  
  { |6bvUFr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oj Y.6w  
} ~nmFZ] y  
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。 X5/fy"g&  
)G^k$j  
]-{ fr+  
e( @< /W  
>\<eR]12  
十. bind Y` ]P&y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s)]T"87H'_  
先来分析一下一段例子 /tj]^QspS  
]goJ- &  
a<\n$E#q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D|)_c1g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lCp6UkE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C/Z#NP~ *  
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。 ;BH.,{*@B  
我们来写个简单的。 .G\](%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w ods   
对于函数对象类的版本: /KOI%x  
9M27;"gK  
template < typename Func > t*H2;|zn_  
struct functor_trait y@I 9>}"y  
  { d%qi~koN_  
typedef typename Func::result_type result_type; d}:- Q?  
} ; YAT@xZs-  
对于无参数函数的版本: 7,p.M)t)  
^Z9bA(w8  
template < typename Ret > J+IItO4%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f<wYJGI  
  { -+1O*L!  
typedef Ret result_type; )SJM:E  
} ; tmS2%1o  
对于单参数函数的版本: ( `bb1gz  
$%DoLpE>  
template < typename Ret, typename V1 > N~=PecQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )GVTa4}p  
  { -F`GZ  
typedef Ret result_type; %M1l[\N  
} ; K)>F03=uE  
对于双参数函数的版本: K<5yjG8&  
Ot-P J i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Oo; ]j)z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U&])ow):  
  { j3-o}6  
typedef Ret result_type; ^uUA41o`eJ  
} ; ZYWGP:Y  
等等。。。 5|~g2Zz{;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy < r~hU*u  
5\h 6"/6Df  
template < typename Func > hmkb!)  
struct func_return Q<AOc\oO  
  { 9Jh&C5\\  
template < typename T > zW#5 /*@  
  struct result_1 ?sdSi--  
  { ^$'z#ZN1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qypF}Pw  
} ; TPBQfp%HU  
\\:%++}J  
template < typename T1, typename T2 > QObVJg,GD  
  struct result_2 c]x-mj =  
  { - JEPh!oTt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e< @$(w  
} ; PRiE2Di2S  
} ; kZ@UQ{>`  
wg0_J<y]  
4_VgJ9@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5&p}^hS5  
`=hCS0F  
template < typename Func, typename aPicker > !c)F;  
class binder_1 9F 3,  
  { x1g-@{8]j  
Func fn; -j<E_!t  
aPicker pk; &_:9.I 1  
public : vd#)+  
0/ 33Z Oc  
template < typename T > 8Pd9&/Y  
  struct result_1 p%*s3E1.D  
  { Sw E7U~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X);'[/]E*  
} ; >>J$`0kM*  
,}W|cm>  
template < typename T1, typename T2 > rWJ5C\R  
  struct result_2 o?/H<k\5  
  { B<BS^waU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0/DO"pnL@  
} ; ~Sb)i f  
g#74c'+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [7 PC\  
fWA# n  
template < typename T > 0U% tjYk(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } x r0m+/  
  { :I&y@@UG  
  return fn(pk(t)); _XP}f x7$C  
} mYo~RXKGF  
template < typename T1, typename T2 > L9e<hRZ$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3HuocwWbz  
  { *ezMS   
  return fn(pk(t1, t2)); u8JH~b  
} TDk[,4  
} ; mgH~GKf^  
T$0)un  
A405igF  
一目了然不是么?  #9}1Lo>  
最后实现bind z0\ $# r^I  
:F6dXW  
dr"$@  
template < typename Func, typename aPicker > nl(GoX$vRQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s% R,]q  
  { gzhIOeY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /8]K}yvR  
} xC9?rLUZ  
i75\<X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e%ro7~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 arR<!y7  
y,rdyt  
十一. phoenix Tz6I7S-w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dR=sdqS#J  
a,4GE'  
for_each(v.begin(), v.end(), Zp[>[1@+  
( Ii}{{1N6  
do_ go=xx.WJ  
[ yR{rje*  
  cout << _1 <<   " , " ))dqC l  
] '$p`3Oqi  
.while_( -- _1), 56kqG}mg&  
cout << var( " \n " ) iu<Tv,{8  
) m#[c]v{  
); LrO[l0#'Q  
8q]"CFpa  
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: !.#g   
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 ]vR Ol.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ex~"M&^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }U>K>"AZl  
}@ U}c6/  
;s$4/b/~  
template < typename Cond, typename Actor > URj)]wp/  
class do_while O251. hXK  
  { 8MDivr/@  
Cond cd; ,if~%'9j  
Actor act; h5l_/v d  
public : 0#Us *:[6  
template < typename T >  y"Fu=  
  struct result_1 5FB3w48  
  { .%J<zqk-  
  typedef int result_type; 7~1Fy{tc  
} ; gI RZkT`  
nt&% sM-X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #%$@[4 "V  
$aT '~|?  
template < typename T > 5IzCQqOPgX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n87Uf$  
  { )xg8#M=K  
  do Sa)L=5Nr  
    { %sZ3Gpi  
  act(t); &09~ D8f'  
  } ~3Qa-s;g  
  while (cd(t)); 01 +#2~S  
  return   0 ; KDP& I J  
} ]3]B$  
} ; {Eo Z }I  
AGwdM-$iT  
ey<z#Q5+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M`=\ijUwN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 c?c"|.-<p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u@Ni *)p`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K",Xe>  
下面就是产生这个functor的类: ,B x0  
^^uY)AL  
1z,P"?Q  
template < typename Actor > &C9)%5 O)  
class do_while_actor qgWsf-di=  
  { a|dgK+[  
Actor act; Zl!  
public : 8<6@O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0iMfyW:  
C^]UK  
template < typename Cond > PK{FQ3b2{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )P+<=8@a  
} ; #MMp0  
1!+0]_8K  
3$_- 0>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #w^Ot*{!N  
最后,是那个do_ *r~6R  
7<8'7<X  
j\B taC  
class do_while_invoker `X&d:!}F  
  { -@'RYY=  
public : %vG;'_gM B  
template < typename Actor > U+ D#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V+|$H h8  
  { ]P^ 3uXi  
  return do_while_actor < Actor > (act); hJ4 A5m.  
} u!VrMH  
} do_; 3][   
o/RGzPR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^#w9!I{4.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JV2[jo}0 N  
最后来说说怎么处理break和continue PI *Z>VE?  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Mp J3*$Dr  
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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