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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q04Dj-2<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "|SE#k  
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, n.RhA-O  
hh&y2#Io  
5zOSb$;  
B,,d~\  
  class filler qH"a!  
  { -+|[0hpw  
public : Kf~+jYobO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yw!`1#3.  
} ; p]=;t"  
q/79'>`|ai  
'bPo 5V|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Al}PJz\  
@x +#ZD(  
/ u6$M/Cf>  
; bE6Y]"Rz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3~rc=e  
G9Tix\SpF  
Hc|U@G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 taaAwTtk?A  
ku8c)  
':4pH#E  
%WR"85  
二. 战前分析 MX,0gap  
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。 f@L{*Upj+  
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 b%j:-^0V  
Ya 4$7|(  
]{^vs'as\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D7/Bp4I#o  
  /* --------------------------------------------- */ <t{AY^:r  
vector < int *> vp( 10 ); yG$@!*|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :PkZ(WZ9  
/* --------------------------------------------- */ FoCkTp+/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U:hC! t:  
/* --------------------------------------------- */ " SqKS,J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 38i,\@p`9$  
  /* --------------------------------------------- */ 3 ?~+5DU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8-YrmP2k  
/* --------------------------------------------- */ x`i`]6q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S\gP=.G  
|LH*)GrD*t  
k|'Mh0G0  
[S+-ovl  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^?[<!VBI  
1._1, _2是什么? cLC7U?-  
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。 E,yK` mPp^  
2._1 = 1是在做什么? a@ }r[0O  
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。 d<nB=r!*  
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。 olh3 R.M<  
\w[%n0  
|/s2AzDD  
三. 动工 [d>yo_iB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RGI6W{\  
F6VIH(  
e/jM+%  
Gi4dgMVei  
template < typename T > v=-3 ,C  
class assignment Qp&yS U8  
  { z}8L}:  
T value; \RyA}P5 S  
public : -wMW@:M_  
assignment( const T & v) : value(v) {} Hd`p_?3]  
template < typename T2 > w{x(YVS H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /,$\H  
} ; ^|(4j_.(e  
pY#EXZ#   
+Z2<spqG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KXCmCn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >I~z7 JS  
G$uOk?R#5c  
}px]   
kA=~ 8N  
  class holder &novkkqY  
  { {bqKb=nyZ  
public : %ab)Gs  
template < typename T > 0(9@GIT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Am0C|(#Xm  
  { q*TKs#3  
  return assignment < T > (t); g_c)Ts(  
} yUwgRj  
} ; ~9YA!48  
[ c[MQA0  
|ZlT>u  
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: $: m87cR~  
y$V)^-U>fw  
  static holder _1; ! H=k7s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #ic 2ofI  
g~:(EO(w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e4%*I8 ^e  
而不用手动写一个函数对象。 :P~& b P  
H<7DcwXv  
B&k T#  
f.)F8!!  
四. 问题分析 Cy:`pYxhd  
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。 <;E[)tv  
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。 Q4LlToHn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 - zw{<+;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @"Fp;Je\bN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w[oQ}5?9'  
Mq lo:7 ^F  
五. 问题1:一致性 3b\8907  
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?| mCNf]Yz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1za'u_  
~.9o{?pbG  
struct holder HmB[oH "x  
  {  >fA@tUQB  
  // 3]OP9!\6  
  template < typename T > bNpIC/#0K  
T &   operator ()( const T & r) const 'L|GClc6)  
  { S*m`'  
  return (T & )r; + >gbZ-S  
} nf.:5I.  
} ; s?x>Yl %  
'BdmFKy1  
这样的话assignment也必须相应改动: oT (:33$  
6Vbv$ AU  
template < typename Left, typename Right > >{qK ]xj  
class assignment I<(.i!-x  
  { ' raB  
Left l; iVi3 :7*  
Right r; ^HlLj#  
public : OWXye4`*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} % X ,B-h^  
template < typename T2 > QJIItx4hE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cov#Z ux  
} ; H;*a:tbxO+  
%3c|  
同时,holder的operator=也需要改动: :&0yf;>v  
ncJFB,4  
template < typename T > ^c0$pqZ}r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JQ/t, v$G  
  { Q^MXiE O+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i B!hEbz  
} =Kt9,d08x  
,D@ ;i  
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。 f5yux}A{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W93JY0Ls9|  
&I}T<v{f  
return l(rhs) = r; 3q|cZQK!1  
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。 Ue g N-n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JXLWRe  
Y( $Ji12  
template < typename Tp > Y!= k  
class constant_t &J^4Y!gt  
  { ^/DII`A  
  const Tp t; ,P@/=I5  
public : L;--d`[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }6CXJ+-UR  
template < typename T > N;x<| %peL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i2FD1*=/?  
  { j.;  
  return t; fZ6 fV=HEF  
} % L >#  
} ; lsB9;I^+x  
A`x -L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iJZ|[jEDV  
下面就可以修改holder的operator=了 b$goF }b'g  
,u&tB|,W,  
template < typename T > ;naq-%'Sg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NlF0\+h  
  {  M<Wn]}7!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,5\2C{  
} eg2U+g4  
iF [?uF  
同时也要修改assignment的operator() hEv=T'*,K)  
'wz\tT^  
template < typename T2 > o=-Vt,2{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [*9YIjn  
现在代码看起来就很一致了。 bCA2ik  
Xb=2/\}|f  
六. 问题2:链式操作 rQcRjh+E H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >d{dZD}  
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。 Z&dr0w8  
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。 \o:ELa HY  
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。 $"sq4@N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R81{<q'%X  
Qst \b8,  
template < typename T > crJ7pe9  
struct result_1 RGl=7^M  
  { p<=(GY-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L$29L:  
} ; $(@o$%d  
<?LfOSdMs^  
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: gV"qV   
`dv}a-Q)c  
template < typename T > <G~} N  
struct   ref wC(vr.,F  
  { '?"t<$b  
typedef T & reference; la\zaKC;>  
} ; $hjP}- oUX  
template < typename T > ^)f{q)to  
struct   ref < T &> 8_a$kJJ2  
  { AV:Xg4UJv  
typedef T & reference; Uvjdx(fY[a  
} ; \~@[QGKN  
*xE"8pN/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .3lGX`d{  
Mw"xm9(Q  
template < typename T > V#'26@@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e2AN[Ar  
  { I 1b  
  return l(t) = r(t); $J QWfGwR  
} ,4^9cFVo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Iv$:`7|crX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q&XCX$N  
4M @ oj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]d@^i)2LF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V_&GYXx(J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zm%VG(l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kmm  
最后的布局是: _tWJXv~;  
                Add I1Hw"G"&  
              /   \ @+'c+  
            Divide   5 k}-yOP{  
            /   \ 1~}m.ER  
          _1     3 yZYK wKG  
似乎一切都解决了?不。 Ps U9R#HL1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 R K"&l!o  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 };&HhBc!g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  L5"8G,I  
m#oh?@0}  
template < typename Right > %55@3)V8Rf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JDLTOLG  
Right & rt) const k? 3S  
  { slU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 51I|0 ly  
} W8w3~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 01U *_\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 bTZ>@~$  
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。 9$Ig~W)  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0:Ar| to$m  
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。 ;% 2wGT  
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? LnP3z5d(  
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: U't E^W  
B\Xh 3l]+j  
template < class Action > F-_%>KJS  
class picker : public Action TT'Ofvdc  
  { kf<c, 3A  
public : vB[~pQ;Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <,\ `Psa)N  
  // all the operator overloaded W7H&R,  
} ; _i5mC,OffN  
U?gl"6x  
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。 yJ%t^ X_  
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: <&4nOt  
kmryu=  
template < typename Right > =EQJqj1T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i.3cj1  
  { 3pvYi<<D'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !X^Hi=aV  
} :6XguU  
KX!i\NHz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6gXIt9B.h$  
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。 w{pUUo:<  
<lUOJV{&\  
template < typename T >   struct picker_maker _ `H.h6h  
  { >D 97c|?c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <"W?<VjO  
} ; dXmV@ Noo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ))!Bg?t-  
  { #Mh{<gk%ax  
typedef picker < T > result; fX_#S|DlSG  
} ; !)N|J$FU  
{9L5Q  
下面总的结构就有了: M :V2a<!c  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -K"4rz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 oizT-8i@N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c! @F  
至此链式操作完美实现。 _2b9QP p  
zbNA \.y  
2K;#Evn'j  
七. 问题3 Z1M>-[j)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 iZaeoy  
"NDxgJ%J35  
template < typename T1, typename T2 > blGf!4H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *I0Tbc O  
  { J1bA2+5.*e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %?bcT[|3  
} u_PuqRcs  
&-M]xo ^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: f|U0s  
6SVqRD<`  
template < typename T1, typename T2 > h{k_6ym  
struct result_2 h4/X 0@l`  
  { tAjx\7IX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3\AM=`  
} ; 9Y/L?km_(  
[*)Z!)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ZPHXzi3j  
这个差事就留给了holder自己。 btH _HE  
    5o#Yt  
FW8-'~  
template < int Order > rz%<AF Z  
class holder; 1G;8MPU  
template <> JWROYED  
class holder < 1 > XF|WCZUnY%  
  { z>;$im   
public : H6 &7\Wbk  
template < typename T > Gih[i\%Q  
  struct result_1 _tAQ=eBO  
  { &-%X:~|:X  
  typedef T & result; . w H*sb  
} ; Y#FO5O%W  
template < typename T1, typename T2 > e*C6uz9N  
  struct result_2 Tr& }$kird  
  { ,Ol (piR  
  typedef T1 & result; \hlR]m!C  
} ; /- 4$7qd  
template < typename T > '7*=`q{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aQ#qRkI  
  { w%dL 8k  
  return (T & )r; PmR*}Aw  
} y,=du  
template < typename T1, typename T2 > &3Z?UhH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <*|?x86~  
  { #`;/KNp 9  
  return (T1 & )r1; NOt@M  
} iWE)<h  
} ; f?56=& pHY  
K=?VDN  
template <> RKZ6}q1n  
class holder < 2 > x0Yse:RE^  
  { S[,8TErz  
public : Vw#{C>  
template < typename T >  Fl3#D7K  
  struct result_1 WKmbNvN^  
  { K>2#UzW  
  typedef T & result; pI;NL [  
} ; 5,pSg  
template < typename T1, typename T2 > @ O>&5gB1u  
  struct result_2 8' K0L(3[  
  { ;n6b%,s  
  typedef T2 & result; -x`G2i  
} ; M+`H g_#Q  
template < typename T > xd-XWXc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9}29&O  
  { )US:.7A[.  
  return (T & )r; 2+o |A  
} &|Pu-A"5~  
template < typename T1, typename T2 > |J0Q,F]T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k(%QIJH  
  { q o 1lj"P  
  return (T2 & )r2; HKO739&n}  
} pS[KBQ"F  
} ; {/<6v. v  
7=XL!:P  
%7hB&[ 5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J*fBZ.NO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ILwn&[A0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &<pKx!  
aj\nrD1  
return l(i, j) = r(i, j); =~KsS }`1,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !yOeW0/2[  
SC &~s$P;  
  return ( int & )i; C\ZkGX  
  return ( int & )j; !? 5U|  
最后执行i = j; sZ&G%o  
可见,参数被正确的选择了。 %\$;(#h  
B>y9fI  
a`(a)9i  
}/P5>F<H[  
,TJ D$^  
八. 中期总结 l8h&|RY[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sZ<9A Xk-E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CjIu[S1%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]rN5Ao}2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `Y=WMNy  
*i{Y9f8  
f.B>&%JRZ  
A"5z6A4WB  
Mwp$  
4*.K'(S5fx  
九. 简化 3jH\yXj  
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。 k n[Y   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;a{:%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:  Ez~'^s@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \dQx+f&t  
  +-*/&|^等 Z?Hs@j  
2. 返回引用。 G~7 i@Zs  
  =,各种复合赋值等 J[~5U~F  
3. 返回固定类型。 <"D=6jqZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P^`duZ{T  
4. 原样返回。 -u!FOD/  
  operator, %M|,b!eF  
5. 返回解引用的类型。 >>i@r@  
  operator*(单目) A5'NGt  
6. 返回地址。 k67a'pmyJ  
  operator&(单目) P + "Y  
7. 下表访问返回类型。 3@Z#.FV~C[  
  operator[] #@@Mxr'F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0Uk@\[1ox  
  operator<<和operator>> vsWHk7 9  
h N2:d1f0  
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。 wkqX^i7ls  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cv ejb+  
?Iyo9&1&  
template < typename Left > W!!S!JF  
struct value_return obrl#(\P  
  { vDl- "!G1  
template < typename T >  Uo12gIX  
  struct result_1 <GHYt#GIZ+  
  { m'\2:mDu0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RB* J=  
} ; /2EHv.e `  
1i:|3PA~  
template < typename T1, typename T2 > uEyH2QO  
  struct result_2 gBh;=vOD  
  { I+>%uShm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $N :Vo(*  
} ; N,2s?Y_!  
} ; V7G7&'  
)irRO8  
Y HSYu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "8^5>EJWv  
'TH15r@  
下面我们来剥离functor中的operator() 6hZ@;Q=b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1&;QyTN  
R8rfM?"W  
return l(t) op r(t) \0lnxLA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *BuUHjTv  
return op l(t) D`J6h,=2l/  
return op l(t1, t2) J_Ltuso  
return l(t) op #ET/ =  
return l(t1, t2) op 8]4U`\k4  
return l(t)[r(t)] 63`{.yZ*z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V-n&oCS+f  
SS`qJZ|w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: F:y[@Yn  
单目: return f(l(t), r(t)); F":r4`5D"K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `qd+f{Q  
双目: return f(l(t)); b=~i)`  
return f(l(t1, t2)); D +_oVob\  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~4P%%b0,o  
K=!Bh*  
struct meta_divide fwK}/0%  
  { (b'B%rFO  
template < typename T1, typename T2 > [7_56\G4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |#6QThK  
  { 3^s/bm$g  
  return t1 / t2; Bs?7:kN(  
} 1]orUF&_  
} ; 54 >-  
7j nIv];i  
这个工作可以让宏来做: %dQxJMwj  
CPg+f1K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '* \|; l#1  
template < typename T1, typename T2 > \ zC _<(4$-"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TuW%zF/  
以后可以直接用 rx (2yf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F u&EhGm6  
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 L\y;LSTU  
(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。。。) 6c^e\0q  
asY[8r?U  
\(t@1]&jw  
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 u7?$b!hG^C  
rQ7+q;[J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Or !+._3i  
class unary_op : public Rettype J'N!Omz  
  { sdQkT#%y  
    Left l; ]4;PR("aU  
public : }$bF 5&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <dW]\h?)  
%W@v2  
template < typename T > }Tf9S<xpq3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p~*UpU8u  
      { G7N| :YK  
      return FuncType::execute(l(t)); JH:0 L  
    } !S&L*OH,  
Bz5-ITX   
    template < typename T1, typename T2 > $Y5)(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gs3LB/8?  
      { #v<QbA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |&Ym@Jyj  
    } 6252N]*  
} ; wn)JXR  
TEDAb >  
rj6#1kt  
同样还可以申明一个binary_op $H+VA@_  
e["2QIOe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LBF 1;zjK  
class binary_op : public Rettype =m5SK5vLKT  
  { gn3jy^5  
    Left l; NJNJjdD>  
Right r; SR DXfkoI  
public : X^WrccNX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JPGzrEaZ  
|j 6OM{@  
template < typename T > B" 3dQwQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qx[t /~  
      { irN6g#B?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <!pY$  
    } !qX_I db\  
B/` !K  
    template < typename T1, typename T2 > i86>]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?.D3'qv  
      { =zyC-;r!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5 Kkdo!z  
    } V*W;OiE_ 3  
} ; 3>Y 6)  
H@ t'~ZO  
o1<_fI  
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 hGiz)v~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b, :QT~g=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~i`>adJ:  
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。 f%V4pzOc"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }!6\|;Qsz,  
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。。。 ?wO-cnl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y.[Mnj  
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) e^O(e  
下面是修改过的unary_op kYLM&&h  
8>7& E-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9;veuX#(  
class unary_op $^@)  
  { wQRZ"ri,  
Left l; L:9F:/G  
  &LbJT$}V  
public : ?:w1je7  
E8-P"`Qba  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K# Jk _"W  
F{UP;"8'  
template < typename T > e @IA20  
  struct result_1 3;a<_cE*@  
  { }Q";aU0^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u;`U*@  
} ; /tUy3myJ  
i\dc>C ;  
template < typename T1, typename T2 > /c,(8{(O  
  struct result_2 lg(bDK m  
  { *k19LI.5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hXA6D)   
} ; |m2X+s9  
DG?"5:Zd  
template < typename T1, typename T2 > Ps 8%J;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CP6LHkM9  
  { s&NX@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {uHU]6d3qy  
} =KR NvW  
f aLtdQi  
template < typename T > &9Xhl''  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mb]rY>B4  
  { ahPoEh  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?.YOI.U^  
} sq;s]@~  
:hM/f  
} ; G>q(iF'  
Ud!4"<C_  
7[.6axL  
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 ` P9XqWr  
好啦,现在才真正完美了。 Jej` ;I  
现在在picker里面就可以这么添加了: SXy=<%ed  
>$ e9igwe  
template < typename Right > C?2' +K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $_x^lr  
  { Jm42b4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bP^Je&nS*  
} NM06QzE  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ZfB " E  
YJo["Q  
PP!SK2u "L  
t1%_DPD%W  
qs QNjt  
十. bind +Xemf?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T,VY.ep/  
先来分析一下一段例子 &cu lbcz  
)4&cph';  
-UD\;D?$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qv@$ZLR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;vIrGZV<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y_QH&GZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [3!~PR]  
我们来写个简单的。 d.P\fPSD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u07pq4Ly  
对于函数对象类的版本: WoBo9aR  
-*XCxU'  
template < typename Func > nI*v820,  
struct functor_trait rW0FA  
  { 'UYR5Y>  
typedef typename Func::result_type result_type; Q^#;WASi  
} ; u5Ftu?t  
对于无参数函数的版本: V?=8".GiX  
VL*ovD%-  
template < typename Ret > Et/&^&=\-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !Uq^7Mw  
  { smry2*g  
typedef Ret result_type; TEaJG9RU>v  
} ; Ck!VV2U#  
对于单参数函数的版本: +*hm-lv?  
G;~V  
template < typename Ret, typename V1 > Lg+G; W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UNkCL4N  
  { l'TWkQ-  
typedef Ret result_type; lHhUC16>  
} ; z d-Tv`L#  
对于双参数函数的版本: `4~H/'%QB  
n;:rf7hGY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > - h9?1vc7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wy}k1E'M  
  { >`%'4<I  
typedef Ret result_type; J;f!!<l\  
} ; ,Bal  
等等。。。 )-`;1ca)s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >J>b>SU=-  
f?'JAC*  
template < typename Func > k+DR]icv  
struct func_return 'FS?a  
  { gR}35:$Z-  
template < typename T > 1)[]x9]^q'  
  struct result_1 PgRDKygE  
  { &T}''  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <,>P0tY}  
} ; H(&4[%;MP  
g=$1cC+(  
template < typename T1, typename T2 > ''Cay0h  
  struct result_2 ~mR'Q-hi<  
  { >z.<u|r2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?|ZTaX6A  
} ; Ed ,D8ND  
} ; 4M^G`WA}t9  
1 %,a =,v  
b/Xbs0q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MC { 2X  
44F`$.v96  
template < typename Func, typename aPicker > ]| +<P-  
class binder_1 91xB9k1zO  
  { n2I V2^ "  
Func fn; ;j)FnY=:-  
aPicker pk; 4~N[%>zJ  
public : C|o`k9I#  
S*,rGCt'T  
template < typename T > w#g#8o>'  
  struct result_1 ]Qe{e3p;  
  { b@2J]Ay E*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w-0mzk"  
} ; q=9`06  
{pHM},WJ  
template < typename T1, typename T2 > dS5a  
  struct result_2 *<u2:=_s  
  { +r<0zh,n.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E]6z8juO6  
} ; 'gt-s547  
A+UU~?3y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?K3(D;5 &i  
_BDK`D  
template < typename T > q]\g,a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Fz.Y}  
  { Q"7Gy<  
  return fn(pk(t)); Ck /F9(  
} %:2+ o'  
template < typename T1, typename T2 > ~jb"5CX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }YHX-e<Yx]  
  { S*sT] J`!  
  return fn(pk(t1, t2)); v$ub~Q6W  
} @ G4X  
} ; +Lnsr\BA  
ku..aG`  
hnznp1[#@  
一目了然不是么? wGZR31  
最后实现bind \{EpduwZ  
"hy.GWF|*  
0pSmj2/,.  
template < typename Func, typename aPicker > @GvztVYo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z*FrB58  
  { K_ ci_g":  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T =2=k&|  
} Vy|6E#U  
oaK%Ww6~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t>uN'oCyC  
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。 a<h1\ `H7  
x1BobhU~Zl  
十一. phoenix [S@}T zE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0{j&6I2  
"t0kAG  
for_each(v.begin(), v.end(), k}#;Uy=5  
( ts8+V<g  
do_ h48SItY  
[ E!O\87[  
  cout << _1 <<   " , " !L95^g   
] h)me\U7UC  
.while_( -- _1), X7g3  
cout << var( " \n " ) 8Mbeg ,P  
) ~I(Hc.Q  
); x+G0J8cW  
+GAf O0  
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: "rAY.E]  
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 oY=q4D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g(| 6~}|o+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ${8?N:>t  
d O~O |Xsb  
B7Tk4q\;Q  
template < typename Cond, typename Actor > )$Z=t-q  
class do_while 8#D:H/`'  
  { %r iK+  
Cond cd; k'PQ} ,Vb  
Actor act; 3.)b4T  
public : o#[ KS:Y  
template < typename T > Q_vW3xz  
  struct result_1 U #~;)fZ  
  { :>81BuMvg  
  typedef int result_type; nL?oTze*p  
} ; H-p;6C<  
K)_WL]RJ.4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9V.u-^o&  
\`w4|T  
template < typename T > u(!&:A9JFd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oW;6h.  
  { ]LZ`LL'#Y_  
  do k;5Pom  
    { o-cAG{.WC  
  act(t); g_Im;1$  
  } Cb:gH}j  
  while (cd(t)); ayBRWT0  
  return   0 ; AE@NOM7u  
} Urgtg37  
} ; TH&qX  
UgN28YrW  
-!({B H-M_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pDh se2  
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。 wl1m*`$  
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。 Yh)Isg|0>  
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 3&FA   
下面就是产生这个functor的类: sFDG)  
=\t /u  
dXn%lJ  
template < typename Actor > 5TUNX^AW  
class do_while_actor s9oO%e<  
  { Xes|[*Y!V  
Actor act; C;~*pMAYe  
public : %/.a]j!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,pBh`av  
T$= 4O9G  
template < typename Cond > Q7bq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cubUq5  
} ; \x >65;  
O3o: qly!  
>ulY7~wUv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \b*X:3g*  
最后,是那个do_ ^S#t|rN  
G9g6.8*&  
},[;O^Do^{  
class do_while_invoker Pj?Dmk~   
  {  st 'D  
public : gf)t)-E  
template < typename Actor > j 6ut}Uq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B%\gkl  
  { mceG!@t  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1t9.fEmT  
} l|V;Ys5f  
} do_; ,LOQDIyn  
N]YtLa,t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Jg$xO@.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ei({`^  
最后来说说怎么处理break和continue 23DJV);g8  
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。 s0hBbL0DH  
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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